Resumen

Hemos estudiado sistemáticamente los mecanismos fotocatalíticos del dopaje de nitrógeno en TiO2 anatasa utilizando cálculos de primeros principios basados en la teoría del funcional de la densidad, empleando la corrección in situ Hubbard U (8,47 eV). Se evaluaron la energía de formación de impurezas, la densidad de carga y las propiedades de la estructura electrónica de las supercélulas de TiO2 que contienen nitrógeno sustitucional, nitrógeno intersticial o vacantes de oxígeno para aclarar los mecanismos bajo luz visible. Según la energía de formación, un átomo de N sustitucional se forma mejor que un átomo de N intersticial, y la formación de una vacante de oxígeno en el TiO2 dopado con N es más fácil que en el TiO2 puro. Los resultados calculados han demostrado que sólo puede producirse un estrechamiento significativo de la separación de bandas con un fuerte dopaje de nitrógeno. Con dopaje ligero de nitrógeno, la fotocatálisis bajo luz visible depende de estados de impureza aislados por N. La existencia de vacantes de oxígeno en el TiO2 dopado con N puede mejorar la fotocatálisis bajo luz visible debido a un estrechamiento de la separación de bandas y a estados donantes de tipo n. Estos resultados proporcionan una explicación razonable de los mecanismos de fotocatálisis con luz visible en TiO2 dopado con N.

• Materias:Energía solar Fotoquímica Fotocatálisis Nanoestructuras Optoelectrónica
• Subjects:Solar energy Photochemistry Photocatalysis Nanostructures Optoelectronics
• Palabras claves:luz visible, tio2, estrechamiento significativo del band gap, existencia de vacantes de oxígeno, estrechamiento del band gap, propiedades de la estructura electrónica, dopaje pesado con nitrógeno, energía de formación de impurezas, átomo n intersticial, dopaje ligero con nitrógeno
• Keywords:visible light, tio2, significant band gap narrowing, oxygen vacancies existence, band gap narrowing, electronic structure properties, heavy nitrogen doping, impurity formation energy, interstitial n atom, light nitrogen doping