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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

fe₂o₃ 对光、热、空气稳定，对酸、碱较稳定。在油漆、油墨、橡胶等工业中，fe₂o₃可做催化剂，可用作炼铁原料。fe₂o₃着色力强，广泛用于着色，在涂料工业中用作防锈颜料，用作橡胶、人造大理石、地面水磨石的着色剂，塑料、石棉、人造革、皮革揩光浆等的着色剂和填充剂，精密仪器、光学玻璃的抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等。

fe₂o₃具有稳定性、气敏性、磁性、催化性等优点,但其易团聚、单独作为磁性组分不能满足更广泛地实际应用。因此选择适当的掺杂金属离子及控制材料的微观结构来有效地改善材料的性能。由于稀土元素原子的结构特殊，电子能级极其丰富，几乎可以与所有元素发生反应,形成多价态、多配位数(3~12个)的化合物,具有许多优异的光、电、磁等特性,所以选择稀土元素中的镧和铈对纳米氧化铁进行在掺杂改性,以提高材料性能。

在当今能源危机与环境污染日益严重的前提下，近年来就如何高效利用太阳能的问题，吸引了诸多科研人员的关注，并为此投入了大量的精力。为实现目标，满足应用要求，这就对相关材料及其性能提出了更高的要求。光催化应用半导体材料三氧化二铁(α- fe₂o₃)，由于其具有环境友好、价格低廉且物理化学性能稳定等特点，符合工业大规模化生产的必要条件。更由于其合适的价带位置、宽的可见光利用范围，使得利用和提高半导体材料三氧化二铁的性能具有重要的现实意义。通过引入杂质原子，掺杂到三氧化二铁的晶格中调节半导体的能带结构，是一种提高其光电化学性能的有效方法。

2. 研究的基本内容

1.熟练掌握materials studio的建模方法，计算方法以及计算结果的分析。

2.掌握fe₂o₃的各项性质，计算fe₂o₃的能带以及光学特性。

3.对fe₂o₃进行掺杂。以调节其带隙，改变材料的光吸收率。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

1.拟掌握materials studio的建模方法，计算方法以及对计算结果的分析。于12月至1月进行，预期熟悉materials studio系统。

2.拟掌握fe₂o₃的各项性质，计算fe2o3的能带以及光学特性。于2月至3月进行，预期得到fe₂o₃的能带以及光学特性。

3.基于第一性原理，拟对fe₂o₃进行掺杂以调节其带隙，改变材料的光吸收率。于3月至4月进行，预期提高材料的光吸收率。

4. 参考文献

(1)zhou zhao hui,shi jin wen,guo lie jin.a comparative study on structural and electronic properties and formation energy of bulk alpha-fe2o3 using first-principles calculations with different density functionals[j].comp.mater.scl.2016,117-122.

(2)chen ye,jia-xin li.enhance driving force and charge sepration efficiency of protonated forg-c3n4 photocatalytic o2 evolution[j].acs catal,2015,5:6971-6979.

(3)xubo song,zhigang guo,jiezheng,xingguo li and yikang pu. ain nanorod and nanoneedle arrays prepared by chloride assisted chemical vapor deposition for field emission applications nanotechnology[j],2008,19:115609-115612.