钛掺杂Rb2BI6（B=Zr/Hf）双钙钛矿的光伏与光催化性能研究：第一性原理计算揭示能带调控机制

本文通过密度泛函理论（DFT）系统研究了Rb2BI6（B=Zr/Hf）双钙钛矿及其钛掺杂体系的电子结构（PBEsol-GGA+mBJ+SOC）与光物理特性，发现钛掺杂可显著降低带隙（Rb2Zr1-xTixI6带隙从3.235eV降至1.802eV），增强可见光吸收，并证实其具备p型半导体特性与光解水产氢潜力，为无铅钙钛矿光伏（PV）和光催化材料设计提供新思路。

　　

Highlight

钛掺杂Rb₂B_1-xTi_xI₆（B=Zr或Hf）双钙钛矿展现出卓越的光伏与光催化应用潜力。通过自旋轨道耦合（SOC）修正的PBEsol-GGA+mBJ计算表明，钛掺杂可系统调控带隙：Rb₂Zr_1-xTi_xI₆带隙从2.983eV（x=0）降至1.802eV（x=1.0），Rb₂Hf_1-xTi_xI₆则从3.865eV降至1.871eV。这种"能带剪刀"效应显著增强可见光捕获能力，尤其在完全掺杂（x=1.0）时。

The pure Rb₂BI₆ (B= Zr or Hf)

实验证实Rb₂BI₆晶体为四方相（空间群P4/mnc），通过Murhaghan状态方程优化晶格参数显示，未掺杂材料的带隙与PLE光谱实验结果高度吻合（Rb₂ZrI₆ 3.235eV vs 实验值3.9eV）。

Conclusion

DFT研究揭示钛掺杂可精准"裁剪"双钙钛矿电子结构：所有Rb₂B_1-xTi_xI₆体系均表现为直接带隙p型半导体，负形成焓证实其热力学稳定性。特别值得注意的是，掺杂体系展现出光催化水分解产氢的"绿色能源"特性，为开发环境友好型光电器件提供了新材料范式。