第41卷第4期2024年8月J.At.Mol.Phys.,2024,41:046006(7pp)Si,Ge,Zr和Sn掺杂SrTiO,的电子结构和光催化性能第一性原理研究原子与分子物理学报JOURNALOFATOMICANDMOLECULARPHYSICSVol.41No.4Aug.2024熊明姚，孔维静，胡斌，杨淑敏（喀什大学物理与电气工程学院，喀什844000）摘要：使用QUANTUMESPRESSO(QE）软件包实现的密度泛函理论研究了Si,Ge,Zr和Sn掺杂SrTiO，的结构，电子结构和光催化性能，使用广义梯度近似（GGA）获得SrTiO;的晶格常数与先前的实验数据非常一致，同时，获得了SrTio.75Xo.1250(X=Si,Ge，Zr,Sn)四种掺杂体系的晶格常数，STiO,和STio.87sX.125O,（X=Si，Ge，Zr，Sn）四种掺杂的带隙值分别1.853eV、1.849eV、1.916eV、1.895eV和1.925eV.在研究五种SrTiO,体系的光催化性能时，采用剪刀算符对五种SrTiO,体系的带隙值进行修正，计算本征SrTiO3和SrTio.875Xo.12sO（X=Si，Ge，Zr，Sn）四种掺杂体系的导带带边的还原电势（Ecb）分别是-0.782eV、一0.736eV、-0.776eV、-0.800eV和-0.791eV.计算得到五种SrTi0,体系对应的的价带带边的氧化电势（EvB）分别为：2.418eV、2.460eV、2.487eV、2.442eV和2.481eV。从氧化还原性质方面来看，SrTio.875Xo.125O，（X=Zr，Sn）两种掺杂体系相对于本征SrTiO,的氧化还原性提高，SrTio.875Sio.125O,的相对于本征Sr-TiO,还原性降低,五种SrTiO,体系的带边相对位置能够满足H,O分裂产生H,和O,的过程。关键词：掺杂；SrTiO；电子结构；光催化性能中图分类号：0474First-principlesstudyonelectronicstructureandphotocatalyticperformanceofSi,Ge,ZrandSndopedSrTiO,文献标识码：AD01:10.19855/j.1000-0364.2024.046006XIONGMing-Yao,KONGWei-Jing,HUBin,YANGShu-Min(SchoolofPhysicsandElectricalEngineering,KashiUniversity,Kashi844000,China)Abstract:Inthispaper,electronicstructuresandphotocatalyticperformancesofSi,Ge,ZrandSndopedSr-TiO,werestudiedusingdensityfunctionaltheoryrealizedbyQUANTUMESPRESSO(QE)softwarepackage.ThelatticeconstantsofSrTiO,obtainedbyusingthegeneralizedgradientapproximation(GGA)areveryconsist-entwiththepreviousexperimentaldata.Atthesametime,thelaticeconstantsofSrTio.s7sXo.12sO,(X=Si,Ge,Zr,Sn)dopedsystemswereobtained.ThebandgapvaluesofSrTiO,andSrTio.87sXo.12sO,(X=Si,Ge,Zr,Sn)are1.853eV,1.849eV,1.916eV,1.895eVand1.925eV,respectively.Wh...
