用于可见光光催化的绝缘氮氧化钛

我们提出了一种获得多种形式绝缘氮氧化钛 Ti$_{n}$N$_{2}$O$_{2n-3}$ 的系统方法，并对其 $n=2$ 的情况 Ti$_{2}$N$_{2}$O 进行了详细研究。我们研究了 Ti$_{2}$N$_{2}$O 的能量学与电子结构，并在密度泛函理论（DFT）和 GW 近似的框架内将这些结果与原始及氮掺杂 TiO$_{2}$ 的相应结果进行了比较。我们发现 Ti$_{2}$N$_{2}$O 为半导体，其计算带隙为 1.81 eV，显著小于原始 TiO$_{2}$ 金红石（3.14 eV）或锐钛矿（3.55 eV）的带隙。此外，Ti$_{2}$N$_{2}$O 带隙的减小并非通过导带底降低，而是通过价带顶升高实现的。因此，所提出的 Ti$_{2}$N$_{2}$O 具有适用于水解光催化的能带边缘对齐。最后，总能量计算表明 Ti$_{2}$N$_{2}$O 可能比氮掺杂 TiO$_{2}$ 更容易合成。基于这些结果，我们提出 Ti$_{2}$N$_{2}$O 是一种有前景的可见光光催化材料。