Electronic structures of anatase (TiO2)1−x(TaON)x solid solutions: a first-principles study

文献情報

出版日 2015-06-04
DOI 10.1039/C5CP02110C
インパクトファクター 3.676
著者

Wenqiang Dang, Hungru Chen, Naoto Umezawa, Junying Zhang


原文を見る

要旨

Sensitizing wide band gap photo-functional materials under visible-light irradiation is an important task for efficient solar energy conversion. Although nitrogen doping into anatase TiO2 has been extensively studied for this purpose, it is hard to increase the nitrogen content in anatase TiO2 because of the aliovalent nitrogen substituted for oxygen, leading to the formation of secondary phases or defects that hamper the migration of photoexcited charge carriers. In this paper, electronic structures of (TiO2)1−x(TaON)x (0 ≤ x ≤ 1) solid solutions, in which the stoichiometry is satisfied with the co-substitution of Ti for Ta along with O for N, are investigated within the anatase crystal structure using first-principles calculations. Our computational results show that the solid solutions have substantially narrower band gaps than TiO2, without introducing any localized energy states in the forbidden gap. In addition, in comparison with the pristine TiO2, the solid solution has a direct band gap when the content of TaON exceeds 0.25, which is advantageous to light absorption. The valence band maximum (VBM) of the solid solutions, which is mainly composed of N 2p states hybridized with O 2p, Ti 3d or Ta 5d orbitals, is higher in energy than that of pristine anatase TiO2 consisting of non-bonding O 2p states. On the other hand, incorporating TaON into TiO2 causes the formation of d–d bonding states through π interactions and substantially lowers the conduction band minimum (CBM) because of the shortened distance between some metal atoms. As a result, the anatase (TiO2)1−x(TaON)x is expected to become a promising visible-light absorber. In addition, some atomic configurations are found to possess exceptionally narrow band gaps.

関連文献

Benzimidazole-modified organosilane functionalized silica nanoparticles as a ‘turn-off’ fluorescent probe for highly selective Cu2+ ion detection: unravelling logic gate behaviour and molecular docking studies

Gurjaspreet Singh, Mohit, Akshpreet Singh, Priyanka, Sumesh Khurana, Mithun, K. N. Singh, Jasamrit Nayyar, Brij Mohan

2023-12-22 Paper

DOI: 10.1039/D3NJ05199D

Cartilage-inspired rapid in situ fabrication of seamless interlocked electrolyte–electrode interface for high-performance flexible supercapacitors

Yu Guo, Yinghui Shang, Bingqian Jiao, Yuting Guo, Yujing Tang, Saiji Shen, Dongbei Wu, Xia Wang, Wenju Li, Qigang Wang

2023-10-17 Paper

DOI: 10.1039/D3TA04985J

Defect engineering: the role of cationic vacancies in photocatalysis and electrocatalysis

Wenming Ding, Shengbo Yuan, Yang Yang, Xiaoman Li, Min Luo

2023-10-17 Review Article

DOI: 10.1039/D3TA04947G

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンの主な用途は何ですか?

2-メトキシ-4-(メチルスルフィニル)アミンは、主に医薬品および農薬の製造に使用されます。また、合成化学の一部として研究用材料としても利用されます。

41608-73-52-Methoxy-4-(methyls...
化合物よくある質問

4-溴甲基-3-甲氧基苯甲酸は安全ですか?

安全ではありません。触覚や吸入に注意が必要で、適切な防護具を使用してください。

118684-13-24-(Bromomethyl)-3-me...
化合物よくある質問

4,6-二氯-N-甲基ピラミジンアミンの代替品はありますか?

代替品としては、4,6-二クロロピラミジンアミンや他のピラミジン系化合物が考えられます。ただし、目的と用途によって最適な代替品は異なります。

10397-15-64,6-Dichloro-N-methy...
化合物よくある質問

6-氯-4-甲基-1H-吲哚を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

6-氯-4-甲基-1H-吲哚の廃棄物は、適切な容器に収集し、密閉して保管します。温度は常温、湿度は低く、直射日光を避けて保管することを推奨します。廃棄処理は専門...

885520-84-36-chloro-4-methyl-1H...
化合物よくある質問

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドについて「に適用される法規ガイドラインは何ですか」

2-フローユロ-4-(トリフルオロメチル)ベンゾイドのCAS番号は207974-08-1です。この化合物はGHS分類で毒性物質と有害な反応物質として分類されます...

207974-08-1[2-Fluoro-4-(trifluo...
化合物よくある質問

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸はどのように保存すればよいですか?

4-ニトロフェニルN-[(ベンゼルオキシルカーボンイル]グリシングリシングリシン酸は、室温で暗所に保管し、乾燥した環境で保存することを推奨します。容器は密閉性の...

19811-64-44-Nitrophenyl N-[(be...
化合物よくある質問

イソデスロラタドリンの代替品はありますか?

イソデスロラタドリンの代替品としては、デスロラタドリンや他の抗ヒスタミン薬が挙げられます。具体的には、デスロラタドリン、ラセカミド、フェルタドリンなどが、症状や...

183198-49-4Iso Desloratadine
化合物よくある質問

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐はどのように合成されますか?

5-甲氧基-1,2,3,4-四氢异喹啉盐酸盐の一般的な合成方法は、メタノール中で5-メトキシ-1,2,3,4-四ヒュドロイソキシンを塩酸で塩化します。この反応で...

103030-69-95-Methoxy-1,2,3,4-te...
化合物よくある質問

4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸についての法規ガイドラインは何ですか?

CAS番号6471-78-9の4-アミノ-5-メトキシ-2-トルエンサルホニック酸は、GHS分類では corrosive(腐食性)と識別されます。EUのREAC...

6471-78-94-Amino-5-Methoxy-2-...
化合物よくある質問

甲基孕酮を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

甲基孕酮の取り扱いは、PPE(個人保護具)の使用が必要な重要な安全事項を伴います。防塵マスク、ゴーグル、手袋を着用することが推奨されます。ドラフトチャンバーを使...

204063-33-22-[(Diphenylmethyl)a...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。