锐钛矿型TiO_2（101）表面吸附NO_2微观特性的理论研究

TiO2作为传感器的敏感材料具有灵敏度高、响应时间快、工作温度低等独特优点，故而受到广泛重视。本文通过基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一原理的平面超软赝势方法，运用CASTEP软件包模拟计算了NO_2吸附在锐钛矿型TiO_2（101）面的吸附距离、吸附能、电子态密度以及光学性质。通过完整锐钛矿型TiO_2（101）面和含有1个氧空位缺陷表面对NO_2的吸附计算发现，NO_2分子在表面吸附时，以O端吸附结构最为稳定；含有1个氧空位的表面对N02的吸附能大干锐钛矿型TiO_2（101）完整表面；吸附过程为放热过程；NO_2分子在含有1个氧空位缺陷表面发生吸附时，对可见光低能部分的吸收率较好，可见光范围内的吸收和反射性质发生明显的改变，光学气敏传感器的特性表现显著，以此来探测汽车尾气中NO_2气体的含量。研究为锐钛矿型TiO_2作为灵敏传感器材料探测汽车尾气有害气体的实验室研制提供理论基础。