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具有钙钛矿结构的新型催化剂NaTaO3在解决人类面临的资源和环境问题等方面具有广阔的应用前景。NaTaO3禁带宽度约为4.0eV，只能吸收紫外光，因此大大降低了太阳光的利用率。本论文应用水热合成法，制备了一系列钒、钨掺杂纳米NaTaO3光催化剂，对NaTaO3进行掺杂改性研究。采用XRD、SEM、UV-Vis-DIS、FTIR等表征手段研究了产物物相组成、结构形貌、谱学特征和光学性能。同时我们应用密度泛函方法，计算模拟得到钒、钨掺杂前后NaTaO3的能带结构、态密度和分态密度，从电子结构水平上探讨了掺杂改性对NaTaO3的能带结构的调控作用及形成机制。结论如下：
1、用水热法合成了不同钒掺杂量的纳米NaTaO3样品。XRD分析表明，V掺杂后纳米NaTaO3衍射峰向低角度方向发生系统偏移，V可能以两种形式掺杂到NaTaO3中：V5+替换Ta5+或V掺杂到晶格间隙中。SEM电镜图像显示钒掺杂NaTaO3呈规则的大小相对均匀的立方形貌。通过UV-Vis漫反射光谱分析表明V掺杂可以显著的改善NaTaO3的光吸收性能。随着掺杂量的增加，吸收向可见光区移动，带隙能降低；紫外光降解罗丹明B的实验测试结果表明钒掺杂可提高NaTaO3的光催化活性。
2、应用密度泛函方法对钒掺杂NaTaO3体系进行了能带结构和态密度的理论模拟。结果表明，NaTaO3中掺杂V掺杂可以在禁带中形成以V3d轨道为主的掺杂能级，降低电子跃迁时所需要的能量，从而产生可见光响应。
3、用水热法合得到了不同钨掺杂量的纳米NaTaO3样品，XRD分析表明衍射峰的位置基本不变。UV-Vis漫反射测试结果，发现W掺杂未能显著改善NaTaO3光吸收。结合能带结构计算分析，钨掺杂后NaTaO3的能带位置整体下移，W5d能级在Ta5d的能级之上。导带底与价带顶的组成没有变化。
4、以计算化学的相关原理和思想为指导，采用Client/Server结构模式，构建了计算机分子材料设计平台。并成功的移植了大型并行量子化学软件包NWChem和从头算分子动力学软件包CPMD。建立了两种软件的使用方法，为以后进一步应用计算机实现分子材料的设计和开发打下基础。
1、用水热法合成了不同钒掺杂量的纳米NaTaO3样品。XRD分析表明，V掺杂后纳米NaTaO3衍射峰向低角度方向发生系统偏移，V可能以两种形式掺杂到NaTaO3中：V5+替换Ta5+或V掺杂到晶格间隙中。SEM电镜图像显示钒掺杂NaTaO3呈规则的大小相对均匀的立方形貌。通过UV-Vis漫反射光谱分析表明V掺杂可以显著的改善NaTaO3的光吸收性能。随着掺杂量的增加，吸收向可见光区移动，带隙能降低；紫外光降解罗丹明B的实验测试结果表明钒掺杂可提高NaTaO3的光催化活性。
2、应用密度泛函方法对钒掺杂NaTaO3体系进行了能带结构和态密度的理论模拟。结果表明，NaTaO3中掺杂V掺杂可以在禁带中形成以V3d轨道为主的掺杂能级，降低电子跃迁时所需要的能量，从而产生可见光响应。
3、用水热法合得到了不同钨掺杂量的纳米NaTaO3样品，XRD分析表明衍射峰的位置基本不变。UV-Vis漫反射测试结果，发现W掺杂未能显著改善NaTaO3光吸收。结合能带结构计算分析，钨掺杂后NaTaO3的能带位置整体下移，W5d能级在Ta5d的能级之上。导带底与价带顶的组成没有变化。
4、以计算化学的相关原理和思想为指导，采用Client/Server结构模式，构建了计算机分子材料设计平台。并成功的移植了大型并行量子化学软件包NWChem和从头算分子动力学软件包CPMD。建立了两种软件的使用方法，为以后进一步应用计算机实现分子材料的设计和开发打下基础。