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钛缺陷的未掺杂锐钛矿型 TiO2 具有 p 型导电性、室温铁磁性和卓越的光催化性能
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2015-02-18 , DOI: 10.1021/ja512047k
Songbo Wang 1, 2 , Lun Pan 1, 2 , Jia-Jia Song 1, 2 , Wenbo Mi 3 , Ji-Jun Zou 1, 2 , Li Wang 1, 2 , Xiangwen Zhang 1, 2
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缺陷对于化学和物理应用中的金属氧化物至关重要。与经常研究的氧空位相比,n型未掺杂金属氧化物中的工程金属空位仍然是一个巨大的挑战,并且很少报道金属空位对理化性质的影响。在这里,我们使用最重要和研究最广泛的半导体锐钛矿 TiO2,证明金属空位 (VTi) 可以很容易地引入未掺杂的氧化物中,并且 VTi 的存在导致了许多新的理化性质。使用钛酸四丁酯在乙醇-甘油混合物中的溶剂热处理然后热煅烧合成锐钛矿TiO.905O2。电池晶格参数的实验测量和 DFT 计算表明,非化学计量是由 VTi 而非氧间隙的存在引起的。VTi 的存在改变了 TiO2 的电荷密度和价带边缘,并且在室温下在 g = 1.998 处出现了未报告的强 EPR 信号。与普通的 n 型和非铁磁性 TiO2 相反,Ti 缺陷的 TiO2 显示出固有的 p 型导电性,具有高电荷迁移率,室温铁磁性强于 Co 掺杂的 TiO2 纳米晶。此外,Ti 缺陷的 TiO2 在 H2 生成(4.4 倍)和有机物降解(苯酚的 7.0 倍)方面表现出比普通 TiO2 更好的光催化性能,这是由于在体中和半导体/电解质界面上更有效的电荷分离和转移. 有金属缺陷的未掺杂氧化物代表了一种独特的材料;这项工作证明了以简单可靠的方式制造这种材料的可能性,从而为化学和物理设备中的多功能材料提供了新的机会。



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更新日期:2015-02-18
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