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摘要

节能减排已成为当今社会发展的主题, 对节约能源、提高太阳能的高效综合利用的新型窗用透明隔热材料的理论设计和研究尤其重要. 本文采用基于密度泛函理论的计算方法, 研究了六方相三氧化钨Tl掺杂前、后的晶格参数、电子能带结构、形成能和光学性质. 研究结果表明, Tl掺杂后晶格体积增大, 系统能量降为负值, 体系具有更好的稳定性; 掺杂后电子能带结构发生很大的变化, 但材料仍保持n型电导率; 随之, 其光学性质也发生改变, 掺杂前h-WO ₃无近红外吸收性能, 掺杂后的Tl _0.33WO ₃具有很强的近红外吸收性能. 在此基础上研究了Tl掺杂h-WO ₃前、后的太阳辐射屏蔽性能, 掺杂前无太阳辐射屏蔽性能; 掺杂后的Tl _0.33WO ₃薄膜具有可见光高透明、近红外屏蔽的性能. 计算结果为Tl掺杂h-WO ₃在窗用透明隔热材料方面的研究提供了理论依据.

关键词:

Abstract

With energy-saving and emission-reduction have become the theme of today's social development, the theoretical design and research of novel transparent heat insulation materials for windows, which can save energy and improve the comprehensive utilization efficiency of solar energy, are particularly crucial. In this paper, a calculation method based on DFT(density functional theory) is used to study the lattice parameters (the geometric structure of h-WO ₃crystal was optimized by calculation) electronic band structure, formation energy, and optical properties of pure hexagonal phase tungsten trioxide(h-WO ₃) before and after doping with Tl. The calculated results indicate that the lattice volume increases and the total system energy decreases to a negative value after Tl-doped h-WO ₃, while the system has better stability; The electron band structure changes greatly after doping, but the material still maintains n-type conductivity. In the meantime, the optical properties of the material also changed, h-WO ₃had no near-infrared absorption performance before Tl-doping, and Tl _0.33WO ₃after Tl-doped had strong near-infrared absorption performance. On this basis, the solar radiation shielding performance of h-WO ₃before and after Tl doping has been studied. The results show that pure h-WO ₃has no solar radiation shielding performance, while Tl _0.33WO ₃thin films after Tl-doped h-WO ₃have high transparency in visible light region and strong absorption in near infrared radiation. The calculation results provide a theoretical basis for the application of transparent thermal insulating material for windows of Tl-doped h-WO ₃.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:肖立华,xiaolihua@git.edu.cn

基金项目:国家级-国家自然科学基金((61751501, 51776046))

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Xiao Li-Hua,xiaolihua@git.edu.cn

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h-WO₃(Expt.)	7.298^[1]	7.298^[1]	3.899^[32]
h-WO₃(Calc.)	7.4403	7.4403	3.8240	0.62
	7.438^[2]	7.438^[2]	3.827^[33]	0.66
Tl_0.33WO₃(Calc.)	7.4673	7.4673	3.8220	0	–2.359

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