Ti3+或者氧空位自掺杂二氧化钛化学缺陷的新视角解析.docx

西北师范大学物理与电子工程学院学年论文

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题目：Ti3+或者氧空位自掺杂二氧化钛:化学缺陷的视角学院： 物理与电子工程学院

专业： 物理学

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短

评

语

成绩：

指导教师签名：

Ti3+或者氧空位自掺杂二氧化钛:化学缺陷的视角

JuanSu，XiaoxinZou和Jie-ShengChen翻译123摘要：金属氧化物的化学缺陷是一个无机电晶体材料的重要争论方向。这是由于

〔i〕相当一局部缺陷或瑕疵存在于金属氧化物材料中(ii〕消灭的缺陷有时甚至打算了材料的物理、化学特性；(iii〕更重要的，缺陷不行避开的对材料的特性产生不利影响:正确地生疏“缺陷工程学“使能改进为所需的特性，甚至是在自然材料中不是可得的一些型有用的功能特性。基于这些观点，我们了解钛氧化

物化学缺陷(例如Ti,TiO),并在争论多功能的金属氧化物方向努力进展争论,并

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在这方面特意赐予高度重视。经争论，把局部精力放于合成氧空位/Ti3+自掺杂TiO

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材料和受欢送的的缺陷对材料的特性及应用的影响。在这个评论中,把重心集中在

代表性的金属制的氧化物〔也就是，TiO),按预期提出一些视角在金属氧化

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物的常见化学缺陷，并促进金属氧化物材料的“缺陷工程学”的进展。

引言

钛〔Ti〕是地壳中的第九大元素〔0.63%)，它的含量仅次于大量存在的O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K和Mg。[1]二氧化钛〔TiO)作为钛的最重要的氧化物，

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它主要以三种晶型〔锐钛矿、金红石和板钛矿〕存在,是一种多功能的金属氧化

物材料2-8。二十的世纪初期以来，TiO已经在商业中被当作白色染料,防晒添加剂

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等等。,这些传统的应用主要是基于它特别的物理化学性质，例如:高的折射率,

强的紫外线吸取的力量、优越的化学稳定性和丰富的含量。[2-8]

在1972年，Fujishima和Honda觉察在紫外线的照耀下TiO电极上发生了

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水的电解。9这个开创性的工作马上引起了化学争论员的兴趣,同时他们付出巨大

的努力致力于TiO材料的争论。[1-8]从而引起很多有前景的TiO根底的应用，从太

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阳能电池，光催化和自清洁技术到传感器和光电变色显示。[1-15]TiO通常是这些

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应用中的核心组件，并且TiO的特性根本上打算了这些应用效率以及我们最终能

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使用的操作环境。因此，正确地调整TiO的构造将它的特性/功能最正确化以及更进

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一步理解构造与特性/功能之间的相互关系已经成为相当活泼的追求。

TiO的特性/功能与它主构造叁数有莫大的关系，典型的参数有:结晶相、结

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晶度、外形、大小、外表的构造和缺陷。[16-20]在很多方法中通过转变晶体的状态、

结晶度、外形、大小或者外表构造最优化TiO的特性/功能,TiO的缺陷调整很难

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弄懂,这样持续了很长一段时间。然而最近,在含大量缺陷〔如Ti3+和氧空位〕的

TiO

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材料的合成及应用上有了重的突破,尤其是这些缺陷对材料特性有利的效果已经

引起广泛的关注。

在这些回忆中,在TiO

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中产生特定命名为Ti3+离子和氧空缺的缺陷的方法称为

“自掺杂”。自掺杂方法的最重要的特征是通过有意在TiO中引入缺陷来提高它

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的属性。换句话说，通过有意的引入缺陷〔如，除去或重排钛/氧原子〕转变TiO

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的原子构造，TiO的特性能得到很大程度提高。在此，我们概述了合成含Ti3离子

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和/或氧空位的TiO

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期进展。

自掺杂材料以及这些缺陷对材料特性和应用的有利效果的近

二氧化钛自掺杂合成方法

合成TiO

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自掺杂的方法可粗略为“局部复原法”和“局部氧化法”两类。前者时

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常被用来制备自掺杂材料。

X光电子能谱〔XPS〕和电子顺磁共振光谱〔EPR〕通常被用于争论TiO中的

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Ti3+离子和氧空位。XPS是一种有效确定Ti3+离子在TiO中的数量的技术,但是它

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不供给任何关于氧空位信息。此外，由于XPS测量的觉察深度小于10nm，它只

能供给Ti3+离子在构造外表和TiO粒子构造外表的数据信息。作为一个XPS的补

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充技术，EPR不仅能供给一些关于Ti3+离子以及电单极子俘获氧空位〔V〕的有效

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信息,而且能以苦基肼〔DPPH〕和标记锰作为标准，量化地分析Ti3+和V。

o

在一个固体TiO材料中