Controllable deposition of titanium dioxides onto carbon nanotubes in aqueous solutions
在纳米技术领域内，纳米尺度复合材料在开发用于功能应用的新材料方面具有显著的潜力。在这里，基于碳纳米管和钛白的复合材料已经用硫酸氧钛使用化学浴沉积法在室温或接近室温下制备。通过调节前驱体浓度和温度，在碳纳米管表面均匀包覆了金红石型和金红石型两种钛白沉积层。可能的复合机制进行了讨论。与原始管相比，沉积工艺后的比表面积提高了近4倍，介观结构的含量也有所增加。
2016-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Tunable Functionality and toxicity studies of Titanium Dioxide Nanotube Layers
在这项工作中，我们已经开发出经济的过程，阐述了可扩展的钛白纳米管层，显示出可调的功能。在0.4wt%氢氟酸溶液中，通过电化学阳极氧化钛箔制备了钛白纳米管层。利用X射线衍射和扫描电子显微镜对纳米管层的结构和形貌进行了表征。根据阳极氧化时间的不同，研究了表面形貌和润湿性。当电流密度达到局部最小值时合成的样品显示出较高的接触角。超过该点，接触角随阳极氧化时间减小。以酸性橙7在水溶液中的光降解为探针，考察了钛白纳米管层在紫外光照射下的光催化活性。在较高的电流密度下制备的样品具有较好的光催化活性。最后，我们使用纤毛原生动物T。pyriformis细胞模型，用于体外毒性研究，以预测钛白纳米管层在生物系统中的毒性。我们没有观察到任何特性的影响，在存在的钛白纳米管层的两个生理参数相关的生物体，非特异性酯酶活性和人口增长率。
2010-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Asymmetric pulsing for reliable operation of titanium/manganite memristors
我们提出了一个脉冲协议，显着增加的耐久性的钛锰氧化物界面用作二进制存储单元。该协议的核心是一种算法，该算法搜索设置和复位脉冲的正确值，消除电阻值的漂移。一组实验显示了超过$10^{5}$开关周期的无漂移操作，以及通过改变协议指示的脉冲幅度的有害影响。我们再现的结果与数值模型，它提供的信息在开关周期的氧空位的动态。
2011-02-22 cond-mat.mtrl-sci
Adsorption of titanium and titanium dioxide on graphene: n and p-type doping
采用密度泛函理论的从头计算方法研究了吸附在石墨烯表面的钛和钛白单层膜的基态、电荷掺杂和电子性质.本文报道了一种新的钛原子单层吸附在石墨烯上的基态结构，该结构在500 K以下是稳定的。由于较低和较高的Ti吸附原子覆盖的影响进行了研究。我们发现，吸附的Ti提供了一个强的n型掺杂，支持最近的实验观察。另一方面，TiO_2可以在碳单层中诱导p型和n型掺杂，这取决于氧原子或钛原子是否最接近衬底。我们确定的结构，负责实验观察到的自动补偿机制，导致吸附钛氧化后的吸附质的效果逆转。
2013-01-16 cond-mat.mtrl-sci
Interdependence of electroformation and hydrogen incorporation in titanium dioxide
结果表明，在纳米多孔钛白薄膜中，对大气氢暴露和电铸的敏感性可以共存，并且是相互依赖的。该器件在阈值电场以下作为传统的氢传感器工作，而在阈值电场以上，观察到众所周知的电铸。在该方案中提供氢气加速了电铸过程，并且除了响应于氢气的电导的通常可逆增加之外，还叠加了不可逆的电导降低。的行为被解释在一个唯象的模型，其中载流，缺氧的细丝与氢依赖的电导率内形成的钛白矩阵。
2015-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Filamentary Extension of the Mem-Con theory of Memristance and its Application to Titanium Dioxide Sol-Gel Memristors
钛白溶胶-凝胶忆阻器具有两种不同的操作模式，据信这取决于是否存在体忆阻（bulk memristance），即贯穿整个体积的忆阻，或者是否存在非体忆阻，即由导电细丝的连接引起的忆阻。忆阻的mem-con理论是基于氧空位的漂移而不是导电电子的漂移，并且先前已用于描述几种器件中的体忆阻。在这里，mem-con理论扩展到模型的低电阻钛白的小细丝引起的忆阻，它比较有利的实验结果，在溶胶-凝胶器件的介电忆阻。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci cs.ET physics.chem-ph
Study of nitrogen ion doping of titanium dioxide films
本研究报告的性质的氮掺杂钛白$TiO_2$薄膜考虑到应用作为透明导电氧化物（TCO）。通过在400或500°C下在氧气气氛下在石英衬底上溅射钛靶来制备多组薄膜。然后在相同的温度下通过150 eV的氮离子掺杂膜。薄膜在掺杂后保持锐钛矿相。通过原位X射线光电子能谱学（XPS）测定，在表面处获得高达30at%的氮浓度。在表面处的这种高氮浓度导致氮扩散到本体中，达到约25nm。霍尔测量表明，平均载流子密度达到了$10^{19} cm^{-3}$与$0.1$的范围内的$1 cm^2V^{-1}s^{-1}$的迁移率。在550 nm处的透光率为85%时，可以获得约$3.10^{-1} Ωcm$的电阻率。这些结果表明，低能量注入是一种有效的技术，$TiO_2$掺杂，允许一个精确的控制掺杂过程独立于TiO 2的制备。此外，这种掺杂路线似乎有望达到高掺杂水平，而不会显着影响薄膜结构。这种方法可能与制备$N:TiO_2$透明导电电极（TCE）有关。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
One-dimensional Titanium Dioxide Nanomaterials: Nanotubes
在目前的审查中，我们试图给一个全面的和最新的观点，该领域，重点是目前最研究的阳极二氧化钛纳米管阵列。本文首先介绍了TiO2纳米管和TiO2纳米管阵列的制备方法，然后介绍了TiO2纳米管的物理化学性质及其改性技术。最后，我们将提供一个概述的最探索和应用前景的纳米管二氧化钛。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
New Design of Potentially Low-cost Solar Cells Using TiO2/Graphite Composite as Photon Absorber
提出了一种利用钛白和石墨组合作为活性光子吸收材料的太阳能电池设计。钛白吸收近紫外波长的光子以产生电子空穴对，而石墨预计吸收更长波长的光子。尽管许多作者声称石墨不是半导体，但我们观察到仅包含钛白作为活性物质的太阳能电池模型与仅包含石墨作为活性物质的模型表现完全相同。另外，我们观察到，使用钛白和石墨的复合物作为活性材料制成的太阳能电池的模型具有比仅使用钛白或仅使用石墨活性物质制成的太阳能电池高得多的效率。
2015-06-26 cond-mat.mtrl-sci
Manipulating the magnetic anisotropy of cobalt doped titanium dioxide by carrier accumulation
基于第一性原理计算，我们预测Co掺杂TiO $_2$的磁各向异性能（MAE）敏感地依赖于载流子的积累。这种磁电现象为利用外电场直接调控稀磁半导体的磁化方向提供了一条很有前途的途径。我们计算了能带结构，揭示了载流子相关MAE在k空间的起源。事实上，载流子的积累移动了费米能，并调节了对MAE的竞争贡献。第一性原理计算为设计自旋方向可控的自旋电子学材料提供了一种简单的方法。
2013-01-18 cond-mat.mtrl-sci
Cotunnite-structured titanium dioxide: the hardest known oxide
尽管有很大的技术重要性和许多调查，测量硬度与金刚石或立方氮化硼的材料还没有被确定。结合理论和实验研究，发现了一种新的多晶型钛白，其中钛在cotunnite（PbCl 2）结构中与氧九配位。在60 GPa以上的压力和1000 K以上的温度下合成的钴钨石结构的TiO 2的硬度测量表明，这种材料是迄今发现的最硬的氧化物。此外，它是迄今为止研究的最不可压缩（测量的体积模量为431 GPa）和最硬（显微硬度为38 GPa）的多晶材料之一。
2009-07-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Tuning the Electronic Properties of Two-Dimensional Lepidocrocite Titanium Dioxide Based Heterojunctions
本文通过密度泛函理论研究了二维TiO2与MoSSe构成的范德华异质结，发现界面原子终止类型可调控电荷转移和能带排列，使其呈现II型或III型对齐，为相关应用提供了理论依据。
2024-10-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phase behaviour of empirical potentials of titanium dioxide
近年来，已经提出了几个相对相似的二氧化钛经验模型，作为松井和赤木势的重新参数化，用Lennard-Jones相互作用代替白金汉相互作用。然而，由于伦纳-琼斯势的排斥区域的陡峭性，这种重新参数化的模型导致与原始势相比相当不同的机械和热力学性质。在这里，我们使用基于爱因斯坦晶体方法的自由能计算来计算Matsui-Akaogi势及其基于Lennard-Jones的重新参数化的相图。两种电位都能够支持实验中观察到的大量不同的二氧化钛多晶型物，但是各个相的热力学稳定性区域彼此显著不同。此外，没有潜在的结果相行为是完全符合现有的实验证据。
2019-08-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Photoemission Fingerprints for Structural Identification of Titanium Dioxide Surfaces
钛白的丰富特性取决于其各种多晶型物及其混合物，以及对结晶取向的敏感性。因此，关键是要制定方法，允许表面结构识别。我们在此证明了光电子能谱提供Ti LMV（V =价态）俄歇模板定量分析TiO $_2$多晶型物的能力。Ti LMV衰减反映了Ti 4sp-O 2 p杂化，这是TiO $_2$相和取向的固有性质。在金红石（110）、金红石（101）和金红石（100）单晶上收集的Ti LMV模板允许对混合的纳米级粉末进行定量分析，其桥接了参考材料和复杂材料表面之间的间隙。作为一个测试床，研究的金红石/金红石P25作为接收和在退火后的锐钛矿到金红石的转变。与X射线衍射测量的协议证明了俄歇分析的可靠性，并突出了其检测表面取向的能力。
2018-05-27 cond-mat.mtrl-sci
Reduction in Rebound of Concrete Piles Driven into Clays by Coating Pile Surface with Titanium Dioxide Nanoparticles
使用模型的混凝土桩打入粘土，我们比较了无涂层桩和桩涂有钛白（TiO 2）纳米粒子之间的渗透深度。涂有TiO2的表面的行为变为超亲水性，使水分子能够渗透到粘土孔隙内。这种吸引力抑制或减少了粘土孔隙内的水的压缩。由于没有来自水的整体压力，桩不会反弹（撞击后向后移动）。与疏水表面相反，疏水表面倾向于排斥水分子，水被压缩到粘土孔隙中，产生体积压力，引起向上的反作用力（导致反弹）。两种类型的粘土的驱动测试表明，没有从涂层桩反弹。绒毛表面的检查表明，水分子和涂层表面之间形成了粘合，而未涂层的绒毛则没有这种粘合。这一发现可能会加速任何土木工程施工现场的打桩过程。
2015-06-27 cond-mat.mtrl-sci
Optical band edge shift of anatase cobalt-doped titanium dioxide
我们报告的磁性钴掺杂的第二相二氧化钛Ti_{1-x} Co_{x} O_{2-d}薄膜的光学性质为低掺杂浓度，0 <= x <= 0.02，在光谱范围0.2至5 eV。对于良好氧化的膜（d << 1），光学电导率的特征在于在3.6 eV处的带间跃迁的起始点以下不存在光学吸收，并且光学带边随着Co浓度的增加而发生蓝移。以下带隙吸收的情况下是不一致的理论模型，其中包含midgap磁性杂质带，并建议强的现场库仑相互作用移动的O-带Co-级的光学跃迁的能量以上的间隙。
2003-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Titanium dioxide (TiO2) Nanoparticles XRD Analyses: An Insight
本工作报道了与四元相二氧化钛的纳米尺寸颗粒相关的方面。这种方法简单、快速、环保、具有成本效益，适合大规模生产。X射线衍射研究分析颗粒大小。测得其为74 nm，比表面积为19.16m2 g-1。由XRD数据的半高宽导出的形貌指数（MI）解释了颗粒尺寸和比表面积的相互关系。据观察，MI与颗粒尺寸成正相关，与比表面积成负相关。本文的工作对二氧化钛纳米粒子的生产线有一定的指导和帮助。
2013-07-02 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Synthesis and Characterization of Photoreactive TiO2/Carbon Nanosheet Composites
我们报告原子层沉积的钛白碳纳米片模板和研究的影响，沉积后退火在氦气环境中使用不同的表征技术。使用原位X射线衍射观察退火后钛白涂层的结晶。通过扫描电子显微镜和先进的透射电子显微镜技术对薄膜的（微观）结构进行表征。我们的研究表明，原子层沉积处理和碳纳米片模板钛白层在氦气环境中的退火结果在多孔，纳米晶和光催化活性的钛白-碳纳米片复合膜的形成。此类复合材料适用于光催化和染料敏化太阳能电池应用。
2015-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Far infrared absorption by acoustic phonons in titanium dioxide nanopowders
我们报告的光谱特征的远红外电磁辐射的吸收，我们归因于纳米粒子的声学声子模式的吸收。高于背景水平的峰值过量吸收的频率对应于从连续弹性理论预测的偶极声学声子的频率。在纳米颗粒材料的连续弹性介电描述中不能解释吸收的强度。必须考虑量子力学的尺度效应。吸收截面从一个简单的力学唯象模型估计。该结果与由于纳米颗粒表面上的稀疏电荷层引起的吸收似乎是一致的。
2006-02-03 cond-mat.mtrl-sci
Modification of titanium and titanium dioxide surfaces by ion implantation: combined XPS and DFT study
对工业纯钛（cp-Ti）进行P+、Ca+、P+Ca+和Ca+P+离子注入（E=30 keV，D= 1 × 1017 cm-2）的XPS测量（芯能级和价带）和第一性原理密度泛函理论（DFT）计算的结果表明，在注入材料表面上形成的钛白膜中形成了各种结构缺陷。发现双注入（Ti：P ~+，Ca ~+和Ti：Ca ~+，P ~+）的最外层主要分别由Ca和P形成，即注入顺序是很重要的。密度泛函理论计算表明，在P+和Ca+P+离子注入下，阳离子（P-Ti）和阴离子（P-O）取代的形成能相当，这两种取代都能诱导[PO 4]3-和Ti-P物种的生成。对于Ca+和P+Ca+-离子注入，计算的形成能对应于Ca ~（2+）-Ti ~（4+）阳离子取代。这一结论与XPS的Ca 2 p和Ti 2 p芯能级、价带测量和相关化合物电子结构的DFT计算结果一致。注入离子转化为Ca 2+和[PO 4]3-物种提供了良好的生物相容性cp-Ti进一步形成羟基磷灰石。
2014-11-06 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.comp-ph
Molecular dynamic simulation on the density of titanium dioxide and silver water-based nanofluids
本研究利用分子动力学模拟来仔细研究纳米颗粒的类型和体积分数对纳米流体的密度的影响，即银（作为亲水性的情况下）和二氧化钛（作为疏水性的情况下）水基纳米流体。TiO 2的离子结构与银-水纳米流体中的固-液相互作用不同。纳米层的厚度由纳米颗粒周围形成的密度分布估计，并包括在密度计算中。研究发现，纳米粒子与周围水之间的原子间相互作用势的类型对纳米层的厚度有很大的影响。纳米粒子的疏水/亲水性对纳米层的密度和厚度有重要影响。结果表明，随着纳米颗粒体积分数的增加，传统的二元混合物和三元混合物计算纳米流体密度的公式之间的差异增大。这表明纳米层的效果在高体积分数下变得更加显著。
2021-03-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of high-pressure columbite phase of titanium dioxide (TiO2) on catalytic photoconversion of plastic waste and Simultaneous hydrogen (H2) production
本文采用HPT法稳定TiO2高压铌铁矿正交相，构建可光降解PET并同步产H2的高效光催化剂，并揭示氧空位对性能的增强机制。
2024-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Low-voltage Driving Phototransistor Based on Dye-sensitized Nanocrystalline Titanium Dioxide Thin Films
建立了基于染料敏化纳米晶钛白薄膜的光选通晶体管。对于本发明的器件，通过低驱动偏压可实现类似晶体管的传输行为，其特征在于电压-电流曲线中的线性增加、饱和平台和类似击穿的增加。响应电流与选通光强度呈线性关系，测得的最大光敏度约为0.1A/W。研究了不同光频下的动态响应及其与负载电阻的关系。其截止频率约为50 Hz，可作为经济高效的光开关或光通信单元。直流光选通响应的能级图进行了解释，并通过一个等效电路模型进行了数值模拟，提出了明确的光伏和光电导行为之间的相关性，以及他们的光学响应。
2012-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.optics
On fundamental mechanisms in dye sensitized solar cells through the behaviour of different mesoporous titanium dioxide films
了解DSSC中的机制是其改进的基础;这包括纳米晶半导体层行为。不同的介孔TiO 2层的制作和分析可能用于DSSC太阳能电池。制备包括将P123三嵌段共聚物作为结构化剂添加到合成的水溶胶中。在一种情况下，该制剂还与Degussa P25纳米颗粒混合，在另一种情况下与聚苯乙烯胶乳混合。还分析了介孔混合TiO 2-SiO2薄层。利用显微技术和光谱量子效率研究了未敏化多孔TiO 2层作为光电极的光电化学电池（PEC）的不同形貌和特征。还进行了接触角测量。我们已经发现，由于非常小的纳米晶体和小孔而导致的非常高的比表面积可以阻碍电解质在由TiO 2纳米颗粒形成的孔中的渗透，从而影响光电极效率。
2015-06-02 cond-mat.mtrl-sci
Understanding and Optimizing the Sensitization of Anatase Titanium Dioxide Surface with Hematite Clusters
该研究采用密度泛函理论揭示低覆盖Fe2O3团簇通过带隙杂质态和Fe混合价态提升锐钛矿TiO2光催化与析氢性能，并阐明氧缺陷的广泛调控作用。
2024-04-08 cond-mat.mtrl-sci
TiO$_2$-based Memristors and ReRAM: Materials, Mechanisms and Models (a Review)
忆阻器是基本的非线性电路元件，用于计算和计算机存储器。ReRAM（电阻式随机存取存储器）是被提议作为非易失性存储器的电阻式开关存储器。在这篇综述中，我们将总结这些密切相关的领域的最新技术水平，集中在钛白，这两种材料的良好利用和原型材料。我们将介绍材料特性、开关机制和模型，以展示ReRAM和忆阻器科学家可以相互学习的内容，并研究这些技术的前景。
2016-11-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cs.ET
Predicting the phase diagram of titanium dioxide with random search and pattern recognition
预测晶体多晶型物的相稳定性是计算材料科学和化学的核心。这样的预测是具有挑战性的，因为它们首先需要搜索势能最小值，然后执行艰巨的自由能计算，以考虑有限温度下的熵效应。在这里，我们开发了一个框架，通过利用从随机搜索晶体结构获得的所有信息来促进这种预测。该框架将晶体结构的自动聚类、分类和可视化与其焓和熵的机器学习估计相结合。我们展示了技术上的重要系统的TiO 2，它有许多多晶型物，而不依赖于已知相的先验知识的框架。我们发现了一些新的阶段，并预测在1600 K的晶体多晶型物的相图和结晶性，基准的结果对全自由能计算。
2020-05-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
The effects of firing conditions on the properties of electrophoretically deposited titanium dioxide films on graphite substrates
以草酸为分散剂，采用阳极水溶液电解沉积法在石墨基体上制备了厚膜。随后在空气和氮气中在一定温度范围内烧制厚膜。通过对水中大肠杆菌的灭活实验，考察了其光催化性能。结果发现，通过还原作用，石墨基质的存在增强了金红石向金红石的转化。与在空气中烧制相比，氮气气氛的使用允许更高的烧制温度，导致膜的更少破裂，并且产生优异的杀菌性能。氮烧制气氛对材料的光催化性能的有益影响可能是氮和碳扩散到TiO 2晶格中以及随后产生新的价带态的结果。
2013-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Mo and N Co-Doped Titanium Dioxide Nanotube Arrays with Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity
采用阳极氧化结合水热处理的方法制备了钼氮共掺杂$TiO_2$纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱学和紫外-可见光漫反射光谱仪对样品进行了表征。此外，还考察了Mo和N共掺杂TNA在可见光照射下对亚甲蓝（MB）的光催化降解活性。结果表明，共掺杂TNAs中N以N-Ti-O和N-O-Ti形式共存，而Mo以$Mo^{6+}$形式存在，取代了$TiO_2$中的Ti。同时，Mo和N的共掺杂使TNAs的吸收扩展到整个可见光区，从而显著提高了其在可见光照射下降解亚甲基蓝的光催化活性。这可能归因于Mo掺杂和N掺杂之间的协同效应。也就是说，Mo和N钝化的共掺杂在TNA中产生新的状态，从而使带隙变窄并降低电子和空穴的复合率。结果，TNAs的可见光吸收和光催化活性大大提高。此外，Mo和N共掺杂样品中的多价态Mo离子可以作为捕获位点，有效地降低了电子和空穴的复合速率，这也有助于提高Mo和N共掺杂TNA的光催化活性。关键词：二氧化钛纳米管阵列，钼，氮，共掺杂，光催化活性。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Low thermal noise mirror coatings utilising titanium dioxide and germanium dioxide mixtures
针对地面引力波天文台升级对低热噪声反射镜涂层的需求，本研究制备了以TiO₂:GeO₂为高折射率层、SiO₂为低折射率层的多层涂层，其热噪声较现有涂层降低25%且光吸收低于1ppm，为提升探测器灵敏度提供了新途径。
2025-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det physics.optics
Anodic aqueous electrophoretic deposition of titanium dioxide using carboxylic acids as dispersing agents
采用Zeta电位和团聚体粒径分析法研究了锐钛矿相TiO2粉体在水相悬浮液中的分散性。使用一元酸调节pH，测定了pH为2.8时的等电点（IEP）。相比之下，发现羧酸、柠檬酸和草酸的使用通过将带负电荷的基团吸附到颗粒表面而引起zeta电位的降低。这些试剂的使用被证明，使有效的阳极电泳沉积（EPD）的二氧化钛在石墨基板上在低pH值水平与降低的气泡损伤水平相比，阳极电泳从基本的悬浮液。所获得的结果表明，二氧化钛的IEP随用于pH调节的试剂的类型而变化。IEP的低pH水平和通过使用羧酸降低zeta电位的能力表明，与阴极EPD相比，更容易促进EPD的阳极EPD。
2013-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Introducing dusty plasma particle growth of nanospherical titanium dioxide
本文首次在尘埃等离子体中生长纳米球形二氧化钛，颗粒在70秒内线性生长至半径230 ± 17 nm并呈周期性生长行为，退火温度可调控其非晶、锐钛矿、金红石及混合相结构，为快速可控生长宽禁带半导体纳米颗粒提供了新方法。
2023-10-26 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Identification of large polarons and exciton polarons in rutile and anatase polymorphs of titanium dioxide
本文利用从头算方法系统研究TiO2金红石与锐钛矿相中的极化子，除已知小极化子外，新识别出金红石大空穴极化子、锐钛矿大准二维电子极化子及大激子极化子，完善了TiO2极化子物理图像。
2024-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Morphology and photocatalytic activity of highly oriented mixed phase titanium dioxide thin films
采用旋涂法在石英衬底上制备了未掺杂和金属离子掺杂的溶胶-凝胶（Sol-Gel）前驱体TiO 2薄膜。这些薄膜的特征在于通过扫描电子显微镜，激光拉曼显微光谱，X射线衍射和紫外可见透射。以亚甲基蓝溶液为研究对象，考察了薄膜的光催化性能。薄膜表现出高度的取向性和热稳定性的α相作为基板效应的结果。在不存在掺杂剂的情况下，金红石相形成为平行带在相变过程中变宽。掺杂或共掺杂过渡金属的TiO 2薄膜在800 ℃以下的温度下，由于氧空位的增加，在分离的团簇中形成金红石。在这项工作中合成的薄膜的光催化活性很低，可能是由于在溶液中的染料分子的二氧化钛表面接触差。过渡金属掺杂剂的存在似乎不利于光催化活性，而混合相膜的性能没有观察到显着不同的单相材料。
2021-06-07 cond-mat.mtrl-sci
On-Surface Synthesis of a Pure and Long-Range-Ordered Titanium(IV)-Porphyrin Contact Layer on Titanium Dioxide
通过同步辐射光电子能谱、电子衍射、扫描隧道显微镜形貌学和密度泛函理论的计算，研究了卟啉在TiO 2（110）表面单层饱和覆盖下的分子排列以及化学和结构修饰的可能性。游离碱四苯基卟啉（2 H-TPP）吸附在氧排上，在那里它们可以自发地在其亚胺氮（4 H-TPP）上捕获两个额外的氢原子。2 H-TPP和4 H-TPP分子在单层膜的饱和覆盖下均聚集成相应的相。在样品加热时，自金属化反应在100 C下开始，在~ 200 C下产生饱和单层的完全金属化。Ti原子从基质中提取，并通过吡咯氮原子的同时脱氢，掺入卟啉大环中，在那里它们保持与下面的两个氧原子配位。无论是吸附几何形状（桥上，顶部的氧行），也没有改变整个自金属化过渡到300 C的分子排列。一方面，这种饱和阶段的鲁棒性使其成为一种有前途的系统，用于将其应用于光伏器件和光伏器件。另一方面，当设计卟啉敏化太阳能电池时，必须考虑金属与非常活性的Ti原子交换的可能表现，因为自金属化开始的临界温度非常接近光伏器件的正常工作温度。
2022-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Impact of Surface Curvature, Grafting Density and Solvent Type on the PEGylation of Titanium Dioxide Nanoparticles
TiO 2纳米颗粒（NPs）是生物医学应用中吸引人的材料，前提是它们被聚合物包覆以改善溶解性、分散性和生物相容性。构象、覆盖密度和溶剂效应在很大程度上影响它们的功能性和稳定性。在这项工作中，我们使用原子分子动力学模拟研究聚乙二醇（PEG）接枝到高度弯曲的二氧化钛纳米粒子（2-3 nm）在不同的溶剂。我们比较了纳米粒子与（101）平面上的涂层聚合物构象。在水中，从蘑菇状构象到刷状构象的转变仅在高密度（σ = 2.25链/nm 2）下开始。在二氯甲烷（DCM）中，在低-中等覆盖度（σ < 1.35链/nm 2）下，PEG链主链和欠配位Ti原子之间建立了几种相互作用，而在σ = 2.25链/nm 2下，构象明显变成刷状。最后，我们证明了这些球形刷，当浸入水中，但不是在DCM中，遵循Daoud棉花（DC）的经典缩放模型的聚合物体积分数的依赖性与距离中心的星形系统。
2019-08-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
High-pressure phase behaviors of titanium dioxide revealed by a $Δ$-learning potential
钛白已被广泛研究的金红石或金红石相，而其高压相是不太好理解的，尽管许多被认为具有有趣的光学，机械和电化学性能。第一性原理方法如密度泛函理论（DFT）常被用来计算TiO $_2$相在0~K温度范围内的热力学性质，但这种方法成本昂贵，不适用于有限温度下的长时间尺度和大系统规模的模拟。另一方面，便宜的经验势不能捕捉到各种多晶型物的相对稳定性。为了模拟TiO $_2$的环境和高压相的热力学行为，我们设计了一个经验模型作为基线，然后基于DFT数据和经验模型之间的差异训练机器学习潜力。这种所谓的$Δ$学习势包含了长程静电相互作用，并预测了稳定TiO $_2$相的0~K谱，与DFT结果吻合得很好。在$0<P<70$ ~GPa和$100<T<1500$ ~K范围内，我们绘制了$_2$的压温相图。然后，我们模拟动态相变过程中，通过压缩在不同的温度下的相变。在300 K时，在20 GPa时，我们观察到锐钛矿-斜锆石转变主要是通过马氏体两步机制进行的，原子运动高度有序且集体运动。在2000~K时，在45-55~GPa压力范围内，伴随着氧原子的扩散运动，钙钛矿以热激活的概率方式转变为钙钛矿。这些转变的压力计算结果与实验结果吻合良好。我们的研究结果阐明了如何合成和稳定高压TiO $_2$相，我们的方法是普遍适用于其他功能材料的多晶型。
2021-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Hydrogen related defects in titanium dioxide at the interface to palladium
金属氧化物载体和催化活性金属是用于多相催化的复合催化剂的两种主要成分。气体环境可以在反应过程中改变催化剂，改变其结构和电子性质。在这里，我们使用单色电子能量损失谱（EELS）揭示氢压力依赖的电子结构的变化在Pd/金红石-TiO $_2$界面在环境透射电子显微镜（ETEM）。在Ti $L_{3,2}$ EEL谱中，在$10$ ~Pa的氢压下，在距离界面$_2$ ~nm的范围内观察到了氢致的变化。较低的压力如$1$ ~Pa在EEL谱中没有显示变化。我们把EEL光谱中观察到的变化归因于氢致缺陷在界面附近的积累。基于密度泛函理论，我们建立了金红石-TiO $_2$界面和体相的热力学多态缺陷（TMD）模型。该TMD模型预测在界面处积累高浓度的带正电荷的缺陷。肖特基势垒的存在通过显著降低它们的形成能来稳定这些缺陷。我们的研究结果提供了重要的新见解发生在金属/金属氧化物界面在氢气环境中的催化过程。
2021-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Ab-initio Electronic and Structural Properties of Rutile Titanium Dioxide
在局域密度泛函近似（LDA）下，报道了金红石型TiO 2的从头算自洽电子能带。我们的第一个原则，非相对论和基态计算采用了局域密度泛函近似（LDA）势和原子轨道的线性组合（LCAO）。在Bagayoko，Zhao和Williams（BZW）方法的框架内，我们自洽地求解了Kohn-Sham方程和根据占据态的波函数给出基态电荷密度的方程。计算的能带结构表明，在价带中存在着明显的O_2 p-Ti_3 d杂化。这些带通过2.95 eV的间接带隙与导带很好地分离，从Γ到R。因此，这项工作预测，金红石型TiO 2是一种间接带隙材料，因为我们计算的所有其他带隙都大于2.95 eV。我们发现了一个稍大的，直接带隙为3.05 eV，在Γ点，与实验非常一致。我们的计算再现了测得的导带和价带态密度的峰值，在实验的不确定性。我们还计算了电子的有效质量。我们的结构优化导致a_{0}和c_{0}的晶格参数分别为4.65 μ m和2.97 μ m，u参数为0.3051，体积模量为215 GPa。
2012-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Phenomenological Modeling of Memristive Devices
通过拟合实验数据，我们提出了一个计算成本低但精确的钛白器件忆阻行为的唯象模型。通过设计，该模型在小的非干扰电应力下最准确地预测I-V关系，这通常是电路建模的最关键操作范围。虽然拟合函数的选择是由特定的钛白器件的开关和传导机制所激励的，但是所提出的建模方法足够通用，可以应用于具有平滑非突变电阻开关的不同类型的存储器器件。
2014-12-27 cond-mat.mtrl-sci
The Effect of Electrode Size on Memristor Properties: An Experimental and Theoretical Study
电极的宽度不包括在当前忆阻的唯象模型中，但包括在忆阻的记忆守恒（mem-con）理论中。实验研究了改变顶电极宽度对钛白溶胶-凝胶忆阻器的影响。结果表明，导通电阻Ron和截止电阻Roff都随着电极尺寸的增大而减小。mem-con模型的记忆函数部分可以拟合电极尺寸与Ron的关系。类似地，守恒函数拟合Roff的变化。实验测得的滞后现象不符合现象学模型的预测。相反，滞后的大小随着电极尺寸的增加而增加，并且与Ron的减小很好地相关。
2012-07-30 cond-mat.mtrl-sci cs.ET physics.chem-ph
Oxide layer thickness effects on the resistance switching characteristics of Ti/TiO2-NT/Au structure
采用钛箔阳极氧化法制备了自有序纳米管TiO 2-NT，其外径为45 nm。制备了四组直径为100 $μm$的基于Ti/TiO 2-NT/Au三明治结构的忆阻器，其氧化层厚度分别为80、120、160和200 nm。电流-电压（CV）特性的静态和动态操作模式下获得的样品进行了研究。估计高电阻状态和低电阻状态下的电阻。通过对动态模式下（> 14000次开关）CV特性的分析，指出了氧化层厚度为160 nm的Ti/TiO 2-NT/Au微忆阻器在非易失性存储器中的应用前景。关键词：阳极二氧化钛，钛白纳米管，纳米管结构，忆阻器，阻变
2019-06-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Highly repeatable nanoscale phase coexistence in vanadium dioxide films
二氧化钒（VO 2）中的金属-绝缘体转变（MIT）有可能带来许多颠覆性技术，包括超高速数据存储、光学开关和超越硅限制的晶体管。对于应用，VO 2薄膜沉积在晶体衬底上，以防止在热驱动MIT上的块状VO 2晶体中观察到的裂纹。在MIT附近，VO 2薄膜表现出金属相和绝缘相之间的纳米级共存，这开辟了进一步的潜在应用，如忆阻器，可调电容器和光学工程器件，如完美的吸收器。通常认为，相域的形成一定程度上受到随机过程的影响，这导致基于纳米级MIT的器件的性能不可靠。在这里，我们表明，纳米级的随机性被抑制在溅射VO 2薄膜中的热驱动MIT;在这些薄膜中的MIT附近的金属和绝缘相的观察到的域图案的行为在一个惊人的可再现的方式。这一结果为实现可靠的纳米级VO 2器件打开了大门。
2016-12-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Thermal radiative near field transport between vanadium dioxide and silicon oxide across the metal insulator transition
二氧化钒和氧化硅之间的热辐射近场传输在亚微米的距离，预计将表现出强烈的依赖于二氧化钒的状态，在室温附近经历金属-绝缘体转变。本文报道了在二氧化钛（金红石）衬底上加热氧化硅微球和二氧化钒薄膜之间的近场热输运的测量。15 nm二氧化钒薄膜的温度在低于和高于金属-绝缘体-转变的温度下变化，球体温度在100和200摄氏度之间的范围内变化。测量使用基于真空的扫描热显微镜与悬臂式电阻热传感器进行。我们观察到的球和膜之间的距离依赖性的幂律趋势和电导对比度大于2的两个不同的相态的膜的每单位面积的热导率。
2016-01-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Impact of terahertz short pulses on the oxygen defect state in TiO$_{2-x}$
本研究通过太赫兹泵浦/红外探测实验，揭示了太赫兹短脉冲可将TiO$_{2-x}$中深度局域电子转化为纳秒寿命的亚稳态极化子，为新型光电应用提供可能。
2024-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Charge transfer tuning in TiO2 hybrid nanostructures with acceptor-acceptor systems
两种不同的改性剂和钛白表面之间的一个有趣的相互作用，导致所设计的杂化材料的光电化学性质的显着变化。半导体被其中一种对应物光敏化，并由于与氧化石墨烯的相互作用而表现出光电化学光电流开关效应-第二种改性剂介导系统中的电荷转移过程，使我们能够在分子水平上设计材料响应。通过选择相应的分子，我们可以以不同的方式影响杂化物在光照射下的行为，这在光化学、光电子学和电子学中有着重要的应用。在这里，我们特别关注由钛白与氧化石墨烯结合2，3，5，6-四氯苯醌或2，3-二氯-5，6-二羟基苯醌制成的纳米复合材料-对于这两种材料，我们观察到系统中发生的电荷转移过程发生了重大变化。
2018-10-24 cond-mat.mtrl-sci
The effects of copper doping on photocatalytic activity at (101) planes of anatase TiO2: A theoretical study
铜掺杂剂通过不确定的机制被不同地报道为增强钛白表面的光催化活性。为了解释铜掺杂如何改变钛白光催化剂在水介质中的性能，我们应用密度泛函理论方法模拟掺杂的二氧化钛（101）面的表面单元。通过包括范德华相互作用，我们认为在原始和铜掺杂系统的表面吸附水的能量。模拟结果表明，Cu掺杂剂在Cu（101）表面的2+氧化态和分散构型是最稳定的，这表明二次CuO相的形成在能量上是不利的。与以前的报告一致，在研究表面的水预测表现出分子吸附，这种趋势略有增强铜。结果表明，通过Cu掺杂的增强的光活性在Cu2+表面是更有可能产生介导的电荷转移和带隙间状态增加光激发和延长表面空穴寿命，而不是通过增加的密度吸附的羟基的电子相互作用。
2018-11-22 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
The Breakdown of Mott Physics at VO$_2$ Surfaces
已知过渡金属氧化物如二氧化钒（VO $_2$）、二氧化铌（NbO $_2$）和三氧化二钛（Ti $_2$ O $_3$）在其本体内经历与温度相关的金属-绝缘体转变（MIT）以及结构转变。然而，通常没有讨论通过表面终止破坏晶体对称性如何影响复杂的MIT物理。使用同步加速器为基础的X射线光谱，低能电子衍射（LEED），低能电子显微镜（LEEM），透射电子显微镜（TEM），和其他几个实验技术，我们表明，抑制体结构转变是一个共同的特点，在VO $_2$表面。我们的密度泛函理论（DFT）计算进一步表明，这是由于固有的重建必要的稳定表面，偏离电子结构远离散装d $^1$配置。我们的研究结果不仅对其他“Mott样”MIT的表征，而且对此类材料的任何潜在设备应用具有更广泛的影响。
2020-12-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
High-Precision Tuning of State for Memristive Devices by Adaptable Variation-Tolerant Algorithm
利用钛白薄膜器件的忆阻特性，我们设计了一种简单的写入算法，即使在开关行为存在较大变化的情况下，也可以在其动态范围内将特定偏置点处的器件电导调整到1%的相对精度（大致相当于7位精度）。高精度状态是非易失性的，并且由于电阻开关固有的丝状性质，纳米级忆阻器件的结果可能会持续。所提出的忆阻器件的功能对于具有低精度数据的模拟计算特别有吸引力。作为一个典型的例子，我们演示了由CMOS求和放大器和两个忆阻器件组成的混合电路来执行模拟乘法和累加计算，这是一个典型的瓶颈操作在信息处理。
2011-10-06 cond-mat.mtrl-sci cs.AR
Raveling the Role of Dopants on Charge Carrier Kinetics of TiO$_2$ Electrodes using Electrochemical Impedance Spectroscopy
采用旋涂法制备了纯二氧化钛和共掺杂二氧化钛（TiO $_2$）电极。我们研究了所制备的过渡金属和非金属共掺杂的薄膜电极的光学和电学性质。Cu、Zn和N的共掺杂增加了可见光区的辐射吸收。掺杂导致在电极中形成缺陷态。在这篇文章中，我们研究了原始和共掺杂的二氧化钛电极的载流子动力学。为了研究掺杂剂在合成的基于TiO 2的电极的载流子传输中的作用，在10-1 Hz至106 Hz的频率范围内进行电化学阻抗谱测量。研究揭示了掺杂剂对体相缺陷中电子-空穴复合的影响以及电子和离子向电极表面/界面的传输机制。
2022-06-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
