Вышедшие номера
Электронная зонная структура, оптическое поглощение и фотокаталитическая активность допированного железом анатаза
Красильников В.Н.1, Жуков В.П.1, Переляева Л.А.1, Бакланова И.В.1, Шеин И.Р.1
1Институт химии твердого тела Уральского oтделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
Email: kras@ihim.uran.ru
Поступила в редакцию: 12 марта 2013 г.
Выставление онлайн: 20 августа 2013 г.

Прекурсорным способом получены квазиодномерные твердые растворы состава Ti1-xFexO2-x/2 (0.005≤ x≤0.05), имеющие структуру типа анатаза и характеризующиеся протяженным строением агрегатов. Изучены их спектры поглощения в УФ и видимой области, оценена фотокаталитическая активность в реакции окисления гидрохинона в воде. Установлено, что синтезированные твердые растворы функциональны как фотокатализаторы лишь при УФ-облучении, их фотоактивность повышается с ростом концентрации допанта. Псевдопотенциальным методом LSDA + U (программный комплекс VASP) проведены первопринципные расчеты электронной зонной структуры и оптического поглощения в допированных железом анатазе и рутиле. Параметры одноцентрового обмена-корреляции откалиброваны на расчетах электронной зонной структуры гематита alpha-Fe2O3 и ильменита FeTiO3. Показано, что, несмотря на появление примесных состояний внутри запрещенной зоны анатаза и рутила, допирование железом не приводит к появлению существенного поглощения в видимой области, что коррелирует с возрастанием фотокаталитической активности лишь при УФ-облучении. Наиболее вероятной причиной зафиксированного в эксперименте поглощения в видимой области является присутствие в полученных образцах мелкодисперсной примеси гематита. Работа выполнена при поддержке РФФИ (гранты N 12-03-00453-а, 13-03-00265-а) и частичной поддержке проектов УрО РАН N 12-У-3-1009 и Президиума РАН N 12-Т-3-1009.