| 摘要 | 第5-7页 |
| Abstract | 第7-9页 |
| 第1章 绪论 | 第14-30页 |
| 1.1 研究背景 | 第14-15页 |
| 1.2 光催化分解水机理 | 第15-17页 |
| 1.2.1 光化学反应 | 第15-17页 |
| 1.2.2 光电化学反应 | 第17页 |
| 1.3 太阳光谱特性与半导体能量转换 | 第17-18页 |
| 1.4 可见光半导体光催化剂 | 第18-28页 |
| 1.4.1 Z型光催化剂 | 第18-20页 |
| 1.4.2 固溶体催化剂 | 第20-22页 |
| 1.4.3 掺杂 | 第22-24页 |
| 1.4.4 复合半导体 | 第24-25页 |
| 1.4.5 可见光响应光阳极 | 第25-28页 |
| 1.5 研究意义及内容 | 第28-30页 |
| 第2章 理论计算方法 | 第30-46页 |
| 2.1 基本近似 | 第30页 |
| 2.2 伯恩-奥本海姆近似 | 第30-31页 |
| 2.3 Hatree-Fock近似 | 第31-33页 |
| 2.4 密度泛函理论 | 第33-40页 |
| 2.4.1 托马斯-费米-迪拉克近似 | 第33-34页 |
| 2.4.2 Hohenbergerg-Kohn定理 | 第34-36页 |
| 2.4.3 Kohn-Sham假设 | 第36-37页 |
| 2.4.4 Kohn-Sham变分方程 | 第37-38页 |
| 2.4.5 交换-关联泛函 | 第38-39页 |
| 2.4.6 DFT+U近似 | 第39-40页 |
| 2.5 周期性体系的布洛赫定理 | 第40-41页 |
| 2.6 k点取样 | 第41页 |
| 2.7 赝势 | 第41-43页 |
| 2.8 投影缀加波方法 | 第43-44页 |
| 2.9 VASP简介 | 第44-46页 |
| 第3章 氧化铁的电子结构及光学性质 | 第46-54页 |
| 3.1 引言 | 第46页 |
| 3.2 计算方法与模型 | 第46-48页 |
| 3.2.1 基本参数设置 | 第46-47页 |
| 3.2.2 光学性质计算 | 第47页 |
| 3.2.3 计算模型 | 第47-48页 |
| 3.3 结果与讨论 | 第48-52页 |
| 3.3.1 基本参数 | 第48-49页 |
| 3.3.2 电子结构 | 第49-50页 |
| 3.3.3 光学性质 | 第50-52页 |
| 3.4 结论 | 第52-54页 |
| 第4章 过渡金属掺杂氧化铁 | 第54-72页 |
| 4.1 引言 | 第54-55页 |
| 4.2 计算方法与模型 | 第55-56页 |
| 4.2.1 基本参数设置 | 第55页 |
| 4.2.2 计算模型 | 第55-56页 |
| 4.3 半导体光催化剂电子结构与催化活性 | 第56-58页 |
| 4.4 4d过渡金属掺杂Fe_2O_3结果与讨论 | 第58-63页 |
| 4.4.1 电子结构 | 第58-61页 |
| 4.4.2 带边位置 | 第61-62页 |
| 4.4.3 光吸收性质 | 第62-63页 |
| 4.5 实验验证Ru掺杂Fe_2O_3光催化活性 | 第63-68页 |
| 4.5.1 薄膜制备与表征 | 第63-65页 |
| 4.5.2 实验结果 | 第65-66页 |
| 4.5.3 Ru掺杂Fe_2O_3光催化活性讨论 | 第66-68页 |
| 4.6 5d过渡金属掺杂结果与讨论 | 第68-71页 |
| 4.7 结论 | 第71-72页 |
| 第5章 补偿型共掺杂减小氧化铁禁带宽度提高光电化学性质 | 第72-88页 |
| 5.1 引言 | 第72-73页 |
| 5.2 计算方法与模型 | 第73-76页 |
| 5.2.1 基本参数设置 | 第73页 |
| 5.2.2 形成能 | 第73-74页 |
| 5.2.3 计算模型 | 第74-76页 |
| 5.3 结果与讨论 | 第76-84页 |
| 5.3.1 掺杂Fe_2O_3的形成能 | 第76-77页 |
| 5.3.2 电子结构分析 | 第77-83页 |
| 5.3.3 光学性质 | 第83-84页 |
| 5.4 晶胞尺寸对共掺杂电子结构的影响 | 第84-85页 |
| 5.5 结论 | 第85-88页 |
| 第6章 H_2O在氧化铁(0001)表面的解离及产氢 | 第88-100页 |
| 6.1 引言 | 第88-89页 |
| 6.2 计算模型及参数设置 | 第89-91页 |
| 6.3 水分子性质与在表面的吸附 | 第91-92页 |
| 6.4 水分子在Fe_2O_3 (0001)表面上的动力学反应 | 第92-98页 |
| 6.5 电子结构 | 第98页 |
| 6.6 结论 | 第98-100页 |
| 第7章 结论 | 第100-102页 |
| 参考文献 | 第102-116页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 | 第116-118页 |
| 致谢 | 第118-119页 |
