采用第一性原理杂化泛函HSE06方法对Fe掺杂α-Bi2O3的电子结构和光学性质进行了计算研究。结果表明，Fe掺杂α-Bi2O3体系有较小的结构变形，本征α-Bi2O3的禁带宽度为2.69 eV，Fe掺杂使α-Bi2O3的禁带宽度减小(约为2.34 eV)。对其光学性质研究得出Fe掺杂扩展了α-Bi2O3对可见光的吸收范围，即发生了红移，从而为Fe掺杂α-Bi2O3在光催化领域中的应用提供了理论依据。

通过第一性原理计算,研究在CO或SO2存在下,廉价金属Fe掺杂六方氮化硼(Fe-BN)对N2O还原反应的催化性能。从吸附构型与电子性质分析,发现N2O在Fe-BN的表面自发解离,这是衬底和N2O之间大量电荷转移所致,对N2O的吸附能也远大于CO或SO2,将有利于反应的进行。计算CO、SO2和N2O与O*的反应能垒分别为0.52 eV、1.06 eV和2.61 eV,N2O的反应能垒最高,表明此反应不会发生。Fe-BN对反应产物CO2的吸附较弱,通过反应过程释放的能量便可完成解吸,而反应产物SO3则不能,可见CO作为还原剂更有利。由此得出,Fe-BN是还原N2O的高活性催化剂。本研究为低成本、高活性的基于廉价金属掺杂六方氮化硼催化剂的开发开辟了新的途径。

采用溶胶-凝胶法制备Ti1-xFexO2胶体,然后放入高压反应釜中进行热处理,得到了一组Ti1-xFexO2纳米粉末样品。利用X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对样品的结构进行表征。利用振动样品磁强计(VSM)对样品的磁性进行研究。利用紫外-可见光谱(UV-Vis)以罗丹明B溶液为目标降解物,考察了样品的光催化性能。研究发现,不同掺杂浓度的Ti1-xFexO2样品均为锐钛矿结构。Fe掺杂的样品表现出室温铁磁性,并且铁磁性来源于半导体本征磁性而不是来源于第二相。当掺杂浓度从0.0%增加到0.2%时,光催化活性增强。当掺杂浓度从0.2%增加到0.8%时,光催化活性下降。掺杂浓度为0.2%时光催化活性最好。

采用溶胶-凝胶工艺制备了磁性Fe掺杂TiO2基稀磁半导体的纳米颗粒, 在空气氛围中以不同温度对样品进行退火处理。通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)分析了纳米颗粒的结构和相变温度。研究发现: 退火温度450℃和500℃时样品为锐钛矿结构, 在600℃时既有锐钛矿相, 又有金红石相, 当退火温度为700℃时, 样品转变成金红石结构。使用振动样品磁场计(VSM)测试样品磁性能, 当退火温度为450℃、500℃、700℃时, 我们得到了具有室温铁磁性的Ti0.95Fe0.05O2纳米颗粒。

采用溶胶凝胶法制备了稀磁半导体Ti1-xFexO2(x=0～0.050) 的纳米颗粒, 在氩气氛围中以500℃对样品进行退火处理,并通过差热/热重综合热分析仪(TG-DTA)、X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)分析了纳米颗粒的结构和相变温度。使用振动样品磁场计(VSM)测试了样品的磁性能。研究发现: 经500℃氩气氛围下退火处理后, 样品均为锐钛矿结构, 并且随掺杂量增加晶粒尺寸减小。VSM测试结果表明, 样品在中心区域均出现明显的磁滞现象。

针对90°全息记录结构的特殊性,在记录和读出阶段分别施加不同极性的外加电场,实现了Fe∶LiNbO3晶体中高衍射效率的全息记录和读出。在库赫塔列夫(Kukhtarev)方程基础上引入两维耦合波理论,对组合外加电场提高掺铁铌酸锂晶体光折变特性的机理进行了探讨。实验和理论计算结果都表明这种分别在记录和读出过程施加不同极性组合的外加电场是在Fe∶LiNbO3中实现高衍射效率90°记录结构体全息的有效技术方案。