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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

寻找可再生的清洁能源以及降低有机污染排放一直是关系人类发展的重要课题。光催化技术不仅可以分解水产生氢和氧，而且可以分解环境中的各种有机污染物^[1]。二氧化钛作为新兴的半导体光催化材料具有低成本，无毒，稳定性好等特点。研究二氧化钛的能带结构和催化性能是十分有意义的。

国内外研究现状

显然，作为一种禁带宽度较大的半导体，二氧化钛只有在紫外光照条件下才能被激活，而紫外光的光能只占太阳能的3%-5%。所以为了有效地利用太阳能，开发出一种在可见光和紫外光下都能有效地吸收光能的光催化剂是非常重要的。能带工程是一种可行的方法，即通过掺杂阳离子或者阴离子来缩小能隙。国内外各种研究表明：单一元素的掺入可以在一定程度上改善二氧化钛的光催化效能，例如Cr,Co,Ni,Fe,Mn等金属元素^[2]；C,N,F等非金属元素^[3]。但是单一元素掺杂所产生的光电流较小，因为部分占据的杂质带可以起到再结合中心的作用并且降低了量子效能。近年来，人们发现将二氧化钛与非金属阴离子和金属阳离子共同掺杂可以通过单极化起到减少杂质带的作用，从而减少复合中心^[4]。这种供体-受体掺杂体系优化了二氧化钛的光敏性，缩小了它的能隙。然而这种共掺杂的概念仍然在存在很多争论。

2. 研究的基本内容

本论文利用四个月的研究时间，拟达到以下研究目标：

（1）尝试制备二氧化钛，n元素掺杂的二氧化钛，mo元素掺杂的二氧化钛以及n/mo共掺杂的二氧化钛，找到合理的制备方法。

（2）测试催化材料样本的晶体结构，光催化特性。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本课题以n/mo共掺杂的二氧化钛为基础，采用实验研究和理论计算并行的方法测试材料的光敏特性，具体步骤如下：

（1）理论计算材料光催化特性

本实验采用基于密度函数理论（dft)的castep^[5]代码进行计算，通过广义梯度近似（gga）进行矫正。

4. 参考文献

[1]曾斐,梅瑜,成卓韦,冯力,陈建孟.二氧化钛紫外光催化降解有机废气研究进展[j].环境科学与技术,2013,36(06):91-98.

[2]zhang su-juan, yin ling-fang, sun dan, wang ying-jie. effect of cs , ag , fe3 doping and ag , fe3 co-doping contents on photocatalytic activity of tio2 films[p]. photonics and optoelectronics (sopo), 2011 symposium on,2011.

[3]王慈慈. c、n、f元素掺杂纳米二氧化钛的制备及可见光催化性能研究[d].河北师范大学,2010.