Effect of nitrogen doping on the spatial and electronic structure of TiO2 thin films and on the efficiency of water molecules adsorption onto their surfaces
Loading...
Date
2016
Authors
Smirnova, O.
Grebenyuk, A.
Linnik, O.
Chorna, N.
Lobanov, V.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Nitrogen incorporation into the lattice structure of titania films was proved by XPS measurements. Quantum chemical calculations were performed to find out the difference in the adsorption of water molecules onto the pure titania and nitrogen doped titania films. The effect of nitrogen doping on the values
of adsorption energy of water molecules on titania species has been found, as well as a decrease in
adsorption energy, which can be responsible for promotion of their photocatalytic activity The total energy values of the optimized geometrical structures of different size TiO2 and TiO2(N) cluster models (including
3 to 9 titanium atoms) was calculated by using the density functional theory method (DFT) and the hybrid B3LYP potential with basis set 6-31G(d, p) by means of the software package PC GAMESS (version FireFly
8.1.0 by A. Granovsky).
Структуру легованих азотом плівок TiO2 і їхню здатність до адсорбції молекул води було визначено за допомогою вимірів XPS і квантово-хімічних розрахунків. Квантово-хімічні розрахунки повної енергії оптимізованих геометричних структур різного розміру моделей кластера TiO2 – TiO2(N) (від 3 до 9 атомів титану) проводили з використанням методу теорії функціоналу густини (DFT) і гібридного потенціалу B3LYP з базисним набором 6-31G(d, р) за допомогою програмного пакета PC GAMESS (версія 8.1.0 FireFly A. Granovsky). Було виявлено ефект впливу легування азотом на величину енергії адсорбції молекул води на оксиді титану, а також зменшення енергії адсорбції, що може бути причиною зростання їхньої фотокаталітичної активності.
Структуру легованих азотом плівок TiO2 і їхню здатність до адсорбції молекул води було визначено за допомогою вимірів XPS і квантово-хімічних розрахунків. Квантово-хімічні розрахунки повної енергії оптимізованих геометричних структур різного розміру моделей кластера TiO2 – TiO2(N) (від 3 до 9 атомів титану) проводили з використанням методу теорії функціоналу густини (DFT) і гібридного потенціалу B3LYP з базисним набором 6-31G(d, р) за допомогою програмного пакета PC GAMESS (версія 8.1.0 FireFly A. Granovsky). Було виявлено ефект впливу легування азотом на величину енергії адсорбції молекул води на оксиді титану, а також зменшення енергії адсорбції, що може бути причиною зростання їхньої фотокаталітичної активності.
Description
Keywords
nitrogen doped titania, electronic structure, XPS spectra, water adsorption, азот-легований оксид титану, електронна структура, спектри XPS, адсорбція води, квантово-хімічні розрахунки, метод теорії функціоналу густини
Citation
Effect of nitrogen doping on the spatial and electronic structure of TiO2 thin films and on the efficiency of water molecules adsorption onto their surfaces / O. Smirnova, A. Grebenyuk, O. Linnik, N. Chorna, V. Lobanov. // Наукові записки НаУКМА. - 2016. - Т. 183 : Хімічні науки і технології. - С. 67-72.