Efectos del codopado metal/no metal en TiO2 anatasa. Estudio teórico empleando DFT+U

C. I. N. MORGADE; G. F. CABEZA

Villa de Merlo

Congreso; 100ª Reunión Nacional de Física, AFA2015; 2015

Asocición Física Argentina

Las propiedadesestructurales, energéticas, magnéticas y electrónicas del codopado Pt/C, Pt/N yV/C de la anatasa TiO2 han sido estudiadas usando cálculos deprimeros principios para dilucidar el efecto de las interacciones metal (M)-nometal (NM). Todos los cálculos serealizaron utilizando el código ViennaAb-Initio Simulation Package (VASP) dentro de la Teoría de la FuncionalDensidad. Para la corrección de la correlación electrónica sobre los electronesd del Ti se empleó el Coeficiente deHubbard (U) optimizado U = 8 eV. Las correspondientes curvas de densidad deestados (DOS) permitieron estudiar los estados producto de los dopados y lasvariaciones energéticas en la banda de valencia, la banda de conducción y elancho de banda prohibida. Los correspondientes momentos magnéticos (m en mB) y cargas de Bader fueron calculados para completar el análisis delos resultados.Los sistemas dopados abajas concentraciones se modelizaron empleando superceldas (3 ´ 3 ´ 3). Para representar el dopado con no metales (C, N) en sitio Ose sustituyó un átomo de O por uno de C o N. En el caso del C también seestudiaron los casos de C intersticial (Ci) y de C en sitio Ti. El dopado conmetales (Pt, V) se modeló reemplazando un Ti por el metal. Los principales hallazgosrelacionados al codopado M?NM son: la formación de compuestos de coordinaciónaltamente simétricos y la formación de estados de impureza en el ancho de bandaprohibida, los cuales son propicios para la separación de los paresfotoexcitados electrón-agujero. Estos fenómenos son especialmente remarcablesen el caso de la anatasa codopada con Pt y C en sitioTi. Este sistema sería elmás efectivo para la reacción redox del H2O para producir H2y O2 porque presenta el mayor angostamiento del ancho de la bandaprohibida, el menor corrimiento de la banda de conducción y es el único quemodifica favorablemente la posición del banda de valencia, todas condicionesnecesarias para la mencionada reacción.