Self-organized vanadium and nitrogen co-doped titania nanotube arrays with enhanced photocatalytic reduction of CO2 into CH4
采用阳极氧化结合水热处理的方法制备了不同掺杂量的V-N共掺杂TiO 2纳米管阵列。研究了V-N共掺杂对TNAs薄膜形貌、相结构和光电化学性能的影响。在紫外光照射下，Co掺杂的TiO 2光催化剂对CO2光还原为甲烷的反应表现出明显的光催化活性。并对提高光催化活性的机理进行了详细的讨论。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoelectrochemical and photocatalytic properties of N + S co-doped TiO2 nanotube array films under visible light irradiation
本文报道了用硫脲处理TiO 2纳米管阵列薄膜，并在500 °C下真空煅烧3 h，实现了氮和硫的共掺杂。采用扫描电子显微镜、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱学（XPS）和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征。XPS分析表明，N以NTO和NOTi的形式共存，S以取代氧原子的方式进入TiO 2的晶格中。XRD分析表明，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列的结晶度比未掺杂的TiO 2纳米管阵列的结晶度有所提高。在光电化学测试中，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜在可见光照射下的光电流比未掺杂的样品有很大的提高。在可见光照射下，以亚亚甲蓝为目标染料，考察了样品的光催化活性。由于N、S的掺杂，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜比未掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜具有更好的光催化活性。关键词：纳米结构;氧化物;薄膜;电化学性能
2011-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Efficient Photocatalytic H2 Evolution: Controlled Dewetting-Dealloying to Fabricate Site-Selective High-activity Nanoporous Au Particles on Highly Ordered TiO2 Nanotube Arrays
叠加自序过程：我们形成阳极自组织二氧化钛纳米树桩，并利用它们的Au-Ag溅射膜的自序去湿。这在管顶部（冠位置）或底部（地面位置）形成有序的颗粒配置。通过去合金化，我们然后形成，从最少量的贵金属，多孔金纳米粒子，当在冠位置允许一个显着改善的光催化H2生产相比，由传统的去湿过程中产生的纳米粒子。
2016-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Ar+-ion Bombardment of TiO2 Nanotubes Creates Co-catalytic Effect for Photocatalytic Open Circuit Hydrogen Evolution
在目前的工作中，扩展氩离子轰击被用来改性TiO 2纳米管（NTs）层。原位X-射线光电子能谱学揭示了在纳米管层中形成的低氧化物（Ti 3+，Ti 2+状态）的高含量。测试这些样品显示开路光催化析氢的能力。我们发现对于UV（cw激光325 nm）照射以及对于AM 1.5条件，在没有通常的贵金属纳米颗粒装饰的情况下强烈增强的H2析出活性。因此，我们得出结论，这些亚氧化物状态可以发挥重要的作用，在活化的二氧化钛纳米管-即作为一个析氢助催化剂。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Photocatalytic H2 generation using dewetted Pt-decorated TiO2 nanotubes - Optimized dewetting and oxide crystallization by a multiple annealing process
在目前的工作中，我们使用二氧化钛纳米管阵列，进行最佳去湿的Pt涂层，作为光催化剂产生H2。为了实现最大的H2生成效率，一方面需要Pt层理想的热去湿成纳米颗粒，这需要无氧热处理，另一方面，仅通过在含O2环境中退火来实现TiO 2纳米管最佳结晶成具有降低的缺陷密度的纳米颗粒。为了克服这个问题，我们结合了足够的还原和氧化条件下，在多次退火处理，并获得Pt修饰的TiO 2纳米管显示出显着增强的光催化H2生成能力。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
TiO2 nanotubes with laterally spaced ordering enable optimized hierarchical structures with significantly enhanced photocatalytic H2 generation
在目前的工作中，我们生长自组织的二氧化钛纳米管阵列与一个定义和控制的规则间距之间的个别纳米管。这些限定的管间间隙允许构建分层的1D分支结构，使用各个管的逐层纳米颗粒TiO 2装饰保形地涂覆在纳米管壁上，即不仅对TiO 2纳米管主体结构具有高度控制，而且对收获层也具有高度控制。在优化管间间距后，我们建立了主客体阵列，与传统的TiO2纳米管或传统的TiO2纳米颗粒层的任何布置相比，其在光催化H2生成中表现出显著增强的性能。我们表明这种有益的效果是由于增加的大表面积（主要由纳米颗粒层提供）与钝化的1D纳米管内的收获电荷的快速传输的组合。我们预计，这种类型的分层结构的基础上，具有可调间距的TiO 2纳米管将找到更广泛的应用，因为它们提供了一个前所未有的可控组合的表面积和载流子输运。
2016-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Photocatalysis with TiO2 Nanotubes: Colorful Reactivity and Designing Site-Specific Photocatalytic Centers into TiO2 Nanotubes
二氧化钛上的光催化反应最近获得了巨大的复苏，因为各种新的策略和发现，承诺大幅提高这种反应的效率和特异性，通过修改二氧化钛支架和化学。鉴于几何形状，特别是，阳极TiO 2纳米管吸引了广泛的兴趣，因为它们允许高度控制光生载流子的分离，不仅在光催化反应，而且在光电化学反应。有序纳米管阵列的一个关键优点是纳米管修饰可以嵌入管壁中的特定位置;也就是说，助催化剂，掺杂物质或结可以沿着管壁放置在高度限定的所需位置（或具有所需的规则几何形状或图案）。这使得催化和光催化反应的反应位点的能量学工程达到前所未有的水平，其目标不仅是更高的效率，而且是反应的选择性。许多最近的管改变是形态学性质（中孔结构，设计的小面微晶，混合物，或1D结构），但一些颜色编码（即，黑色，蓝色，红色，绿色，灰色）的修改已经吸引了广泛的兴趣，因为在可见光范围内的二氧化钛的光吸收光谱的扩展，因为可以诱导独特的催化活性。本透视图给出了一个概述的TiO 2纳米管在纳米管阵列的使用的最新进展，并讨论了定制其光催化反应性的基本概念。
2020-04-10 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Improving photocatalytic activity of TiO$_2$ through reduction
采用密度泛函理论加U方法计算了桥氧空位、桥羟基和Ti间隙原子还原的金红石型TiO $_2$（110）表面的电子结构.发现禁带中的缺陷态可以增强光吸收。当表面高度还原时，缺陷态接近价带。更重要的是，缺陷引起导带边缘的大幅上移，使得还原表面更强的还原性。导带和价带边的位移是由于这些缺陷产生的偶极矩。
2015-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Comparing quasiparticle H$_2$O level alignment on anatase and rutile TiO$_2$
分子前沿能级在基态的排列可以用来预测界面的光催化活性。吸附物的最高占据分子轨道（HOMO）水平相对于基板的价带最大值（VBM）在界面中的位置描述了光生空穴从VBM转移到吸附分子的可吸收性。这是评估和比较两种原型光催化TiO $_2$表面上的H $_2$ O光氧化活性的关键量：金红石（A）-TiO $_2$（101）和金红石（R）-TiO $_2$（110）。使用来自最新准粒子（QP）$G_0W_0$计算的投影态密度（DOS），我们评估了完整的和解离的H $_2$ O对配位不饱和的理想化学计量的A-TiO $_2$（101）/R-TiO $_2$（110）的（Ti $_{\textit{cus}}$）位和桥接O空位（O $_{\textit{br}}^{\textit{vac}}$）的缺陷的A-TiO $_{2-x}$（101）/R-TiO $_{2-x}$（110）表面（$x=\frac{1}{4},\frac{1}{8}$）。这样的多体处理是必要的，以正确地描述在光催化界面的电子-电子相互作用的各向异性屏蔽，从而获得准确的界面水平对齐。A-TiO $_2$（101）的更有利的基态HOMO能级排列可以解释为什么双晶型比金红石型显示出更高的光催化活性。结果表明：（1）A-TiO $_2$（101）比R-TiO $_2$（110）更有利于空穴俘获;（2）HO@Ti $_{\textit…
2015-06-15 cond-mat.mtrl-sci
Black Magic in Gray Titania: Noble-Metal-Free Photocatalytic H2 Evolution from Hydrogenated Anatase
“黑色”二氧化钛因其优异的性能和广泛的应用前景而受到人们的广泛关注。该材料的突出特征之一是某些合成过程导致形成固有的助催化中心，从而能够实现无贵金属的光催化H2生成。在这项工作中，我们报告“灰色二氧化钛”通过适当的氢化处理表现出良好的光催化氢。在这种情况下，通过采用热稳定和高表面积的TiO2纳米颗粒以及介孔颗粒作为氢化前体，适当程度的TiO2还原（着色）和Ti3+的形成是高效的无贵金属光催化H2产生的关键。电子顺磁共振（EPR）结果表明，“灰色TiO 2”在gca时表现出较强的Ti 3+特征。1.93比“黑色TiO 2”有助于H2析出的内在催化中心。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Level alignment of a prototypical photocatalytic system: Methanol on TiO2(110)
光催化和光伏活性取决于分子/半导体界面处电子能级的最佳排列。建立水平对齐实验是复杂的表面物种的不确定的化学身份。我们解决了甲醇在金红石TiO 2（110）表面上的原型光催化系统的占用和空电子能级的分配。使用多体准粒子（QP）技术，我们表明，在紫外光电子和双光子光电子能谱实验中测得的前沿水平可以分配与信心的分子化学吸附的甲醇，而不是其分解产物，甲氧基物种。我们发现甲氧基的最高占据分子轨道（HOMO）更接近于价带最大值，这表明了为什么它比甲醇分子更具有光催化活性。我们开发了一个通用的半定量模型，用于预测多体QP能量的基础上适当的描述内的散装，分子或真空区域的波函数在分子/半导体界面的电子屏蔽。
2013-08-24 cond-mat.mtrl-sci
Polydopamine-Coated TiO2 Nanotubes for Selective Photocatalytic Oxidation of Benzyl Alcohol to Benzaldehyde under Visible Light
在阳极氧化法生长的TiO2纳米管阵列表面涂覆一层聚多巴胺作为可见光敏化剂。在473 nm的单色光照射下，PDA涂层的TiO2支架被用作苯甲醇的选择性氧化的光催化剂。选择性地形成苯甲醛，并且没有检测到副产物。在O2饱和的乙腈中获得最大的反应产率。提出了一种机制，这意味着首先在聚多巴胺作为可见光吸收的结果的电荷载流子的产生。其次，光促进电子注入到TiO2导带，随后转移到溶解的O2，形成氧自由基阴离子。这些自由基与苯甲醇反应并导致其选择性脱氢氧化成苯甲醛。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Transparent TiO2 Nanotubes Arrays Directly Grown on Quartz Glass Used in Front- and Back-Side Irradiation Configuration for Photocatalytic H2 Generation
在目前的工作中，我们探索的正面和背面的性能的光催化平台组成的自组织的二氧化钛纳米管层形成的钛金属薄膜蒸发在石英幻灯片上完全阳极氧化。通过合适的阳极氧化程序优化石英表面上的管层的粘附性和透光性。在它们生长之后，纳米管阵列被转化为晶体结构，并涂覆有助催化的Pt纳米颗粒。光学透明的石英衬底使得能够使用Pt装饰的管层用于在前侧或后侧照明配置下的光催化H2生成。石英上的纳米管膜的特征在于鉴于其物理化学性质，包括使用不同光源测量的其光透射特征。结果表明，在优化因子下，负载的助催化剂的量在H2产生方面产生最大化的光催化性能。
2016-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Theoretical insights of codoping to modulate electronic structure of TiO$_2$ and SrTiO$_3$ for enhanced photocatalytic efficiency
TiO $_2$和SrTiO $_3$由于其特殊的电子结构、高化学稳定性、无毒和低成本而在纳米材料领域中是公知的材料。然而，由于宽的带隙，这些只能在UV区域中使用。因此，有必要通过掺杂金属、非金属或不同元素的组合来降低其带隙，从而扩大其在可见光区的光学响应，同时保持光催化效率。我们在这里报告，共掺杂的金属和非金属在SrTiO $_2$和SrTiO $_3$有效的光催化分解水使用混合密度泛函理论和\textit{ab initio}原子热力学。后者确保捕获环境效应，以了解带电缺陷在现实条件下的热力学稳定性。我们已经观察到，带电的缺陷是稳定的，除了中性的缺陷，在TiO_2-$_2$和共掺杂剂作为施主以及受体取决于掺杂的性质（p型或n型）。然而，SrTiO $_3$中最稳定的共掺杂剂主要充当施主。我们的研究结果表明，尽管在可见光区的响应，在TiO $_2$和SrTiO $_3$的共掺杂并不总是提高光催化活性，由于复合中心的形成或导带最低或价带最高的大位移。在各种金属-非金属组合中，Mn $_\textrm{Ti}$ S $_\textrm{O}$（即Mn在Ti位被取代，S在O位被取代），S $_\textrm{O}$在钛酸锰$_2$和Mn $_\textrm{Ti}$ S $_\textrm{O}$中的混合物，SrTiO中的Mn $_\textrm{Sr}$ N $_\textrm{O}…
2020-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Using DFTB to Model Photocatalytic Anatase-Rutile TiO$_2$ Nanocrystalline Interfaces and their Band Alignment
TiO $_2$粉末中金红石和金红石纳米晶的能带排列效应导致电子空穴分离，提高了这些粉末的光催化效率。虽然尺寸效应和可能的对齐类型已被广泛研究，但对键合的双金属结构的界面几何形状对对齐的影响知之甚少。为了让各种各样的键合系统在不同的取向的结论性研究，我们已经开发了一个新的密度泛函紧束缚参数集，以正确地描述量子限制在纳米晶体。应用这一套，我们发现了定量的影响的界面结构上的能带排列。
2021-04-15 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
Influence of Defects on Photoconductivity and Photocatalytic Activity of Nitrogen-Doped Titania
采用X波段EPR谱、光电导和透射电子显微镜对溶胶-凝胶法制备的掺氮钛白（$0.2 \leq N \leq 1.0~wt\%$）样品进行了研究。在N-TiO_2中观察到了$N\bullet$和$NO\bullet$顺磁缺陷，并计算了它们的浓度和自旋哈密顿参数。在可见光下，与未掺杂的二氧化钛相比，在N-TiO 2中发现自由载流子的产生速率和载流子的速率都增加。讨论了自由基密度与光电导和电导率数据的相关性。
2017-04-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Templated Dewetting-Alloying of NiCu Bilayers on TiO$_2$ Nanotubes Enables Efficient Noble Metal-Free Photocatalytic $H_2$ Evolution
在原始TiO $_2$上的光催化$H_2$析出反应的特征在于由于载流子的捕获和复合以及由于电子转移的缓慢动力学而导致的低效率。贵金属（主要是Pt、Pd、Au）纳米颗粒通常作为助催化剂修饰在TiO $_2$表面上以达到合理的光催化产率。然而，由于贵金属的高成本，正在开发替代金属助催化剂。在这里，我们介绍了一种方法来制造一个有效的贵金属自由光催化平台的$H_2$演变的基础上合金化NiCu助催化纳米粒子在阳极TiO $_2$纳米管阵列的表面。采用等离子体溅射法在TiO $_2$纳米管表面制备了NiCu双层膜。进行随后的热处理，导致去湿，即，由于表面扩散，Ni和Cu溅射层同时彼此混合并在纳米管表面分裂成NiCu纳米颗粒。该方法允许完全控制合金化纳米颗粒的关键特征，例如它们的组成、功函数和对$H_2$生成的助催化能力。由等量的Ni和Cu组成的去湿合金化的助催化纳米颗粒不仅比纯Ni或Cu纳米颗粒具有更高的反应性，而且还导致$H_2$的生成速率可以与通过TiO $_2$纳米管阵列的常规贵金属（Pt）装饰获得的生成速率相当。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Photocatalytic reduction and scavenging of Hg(II) over templated-dewetted Au on TiO$_2$ nanotubes
金修饰的TiO $_2$纳米管用于光催化降解水溶液中的Hg（II）。相对于裸TiO $_2$，去湿Au纳米粒子的存在诱导了光催化还原和清除性能的强烈增强。在氯化物的存在下，大量形成的Hg2Cl2纳米线，从金纳米粒子，观察到使用高Au负载的光催化剂处理10 ppm的Hg（II）的溶液。EDS和XPS证实了光产生的纳米线的性质。在不存在氯化物和/或在较低的Hg（II）起始浓度下，汞的清除通过形成Hg-Au汞齐进行。太阳光驱动的Hg（II）脱汞24小时后观察到高达90%。ICP-MS分析表明，被去除的Hg（II）积累在光催化剂表面上。负载汞的排气光催化剂的再生容易通过阳极剥离Hg（0）和Hg（I）至Hg（II）来进行。四个催化再生循环后，仅观察到活性降低10%。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Nanoporous AuPt and AuPtAg alloy co-catalysts formed by dewetting-dealloying on ordered TiO2 nanotube surface lead to significantly enhanced photocatalytic H2 generation
有效的助催化剂对于光催化水相制氢具有重要意义。一个有吸引力的助催化剂候选人是AuPt（亚稳）合金，由于在电荷转移和H2的演变过程中的成分的协同电子和化学相互作用。在这里，我们介绍了金铂合金纳米粒子的制造与纳米孔隙（孔径为2-5 nm）制造间隔TiO 2纳米管。通过对AgAuPt层状涂层进行去湿处理，我们形成了AuPtAg合金纳米颗粒。从这些合金中，Ag可以被选择性地溶解，导致所需的纳米多孔AuPt合金颗粒，其直径在10-70 nm的范围内，作为梯度沉积在TiO 2纳米管上。一个显着的增强，光催化H2的产生相比，相同的负载量的monoclonal或无孔合金。纳米多孔AuPt颗粒不仅提供大的表面积与体积比（并且因此更有效），而且还显示出AuPt合金用于H2生成的固有协同作用。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Influence of Ti$_3^+$ Defect-type on Heterogeneous Photocatalytic H$_2$ Evolution Activity of TiO$_2$
还原钛白最近吸引了大量的关注，特别是其独特的无助催化剂的H $_2$多相光催化应用。还原后的TiO $_2$的光催化活性增强以前归因于点晶体缺陷（主要是Ti $_3^+$中心）的引入，这导致形成本征助催化中心和增强的可见光吸收。本文系统地研究了TiO $_{2-x}$晶格中不同缺陷对光催化H $_2$演化的影响。为了引入不同类型的缺陷，在空气（氧化性）、Ar（惰性）、Ar/H $_2$（还原性）和H $_2$（还原性）气氛中对可商购的纳米粉末进行热退火。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）对粉体进行表征，以阐明处理对材料性能的影响。利用电子顺磁共振（EPR）谱对缺陷类型进行了表征。我们表明，在不同的气氛中的热退火可以形成不同数量的不同类型的缺陷在TiO $_2$结构。最高的光催化活性是通过在还原性气氛中将纳米粉末退火适当的温度/退火时间来实现的。通过结合从H $_2$产生和EPR分析的结果，我们表明，同时存在两种类型的缺陷，即表面暴露的Ti $_3^+$和晶格嵌入的Ti $_3^+$中心，在一个最佳的低浓度，是优化的光催化H $_2$演变率的决定因素。事实上，在还原性气氛中，在所报道的优化条件下退火预处理粉末导致产生相当大量的H $_2$，速率高达338 $μ$ molh-1g-1。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Selectivity in Ligand Functionalization of Photocatalytic Metal Oxide Nanoparticles for Phase Transfer and Self-assembly Applications
在室温条件下，研究了胺封端（油胺）和硫醇封端（1-十二烷基乙基）烷基链配体对TiO 2、ZnO、WO 3和CuO光催化金属氧化物纳米粒子的功能化作用。在配体对这些不同氧化物的纳米颗粒的结合特异性中观察到高选择性。据观察，油胺稳定地结合到只有TiO 2和WO 3，而1-十二烷硫醇稳定地结合到ZnO和CuO。同样，使用油胺可以实现TiO 2和WO 3纳米颗粒的极性到非极性溶剂相转移，但使用1-十二烷基硫醇则不行，而对于ZnO和CuO则相反。通过ATR-FTIR光谱法探测配体官能化纳米颗粒的表面化学，这使得能够阐明在活性位点处的配体的占据。纳米粒子表面配体的光稳定性取决于材料的光催化自清洁性能。虽然TiO 2和WO 3在UV和可见光下在24小时内降解配体，但ZnO和CuO上的配体不受影响。从应用的角度来看，收集的见解也是高度相关的。例如，由于配体官能化的纳米颗粒本质上是疏水的，因此它们可以在空气-水界面处自组装，以获得具有经证实的光催化以及防雾特性的纳米颗粒膜。
2022-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Compositional gradients in sputtered Ti-Au alloys: Site-selective Au-decoration of anodic TiO$_2$ nanotubes towards enhanced photocatalytic H$_2$ evolution
Au纳米粒子在TiO $_2$表面的电子转移助催化作用可以提高光催化H $_2$的生成性能。最大化助催化效果的关键是精细控制Au纳米颗粒的尺寸和在光催化剂上的位置，这与诸如TiO $_2$形态、照射波长和路径以及光催化剂中的光穿透深度等参数有关。本文提出了一种用Au纳米粒子对阳极TiO $_2$纳米管（TN）进行本征选择性修饰的方法：通过Ti和Au共溅射制备Ti-Au合金层，其厚度方向具有成分梯度;这些层，当在自排序电化学条件下阳极化时，可以形成Au修饰的TN，其中Au纳米颗粒密度和位置根据金属合金基底中的Au浓度分布而变化。我们的研究结果表明，Au助催化剂的放置强烈影响的TN层的光催化H $_2$的演变性能。我们证明，当生长Au装饰TN时，使用具有合适的Au成分梯度的Ti-Au衬底可以导致更高的H $_2$演化速率，与传统生长的具有均匀助催化剂装饰的TN相比。作为副作用，助催化剂纳米颗粒的适当放置允许减少贵金属的量而不倾倒H $_2$释放活性。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
On the processing of anatase La-doped TiO2 nanopowders: structural phase transition and surface defect engineering
优化与TiO2纳米粒子光催化效率相关的物理和化学性质的努力主要依赖于缺陷工程策略，其中结构和掺杂是最常见的策略。镧系元素的掺杂可以将TiO2的光吸收转换到可见光范围，从而大大提高其光催化效率。在这里，我们表明，在氧气气氛和La掺杂的TiO 2纳米粒子的处理稳定的α相。La的掺入主要发生在纳米颗粒的表面，从而导致与未掺杂的TiO 2相比小的纳米颗粒。尽管有效的La掺杂，能量带隙的减少是由与纳米颗粒尺寸的减少相关的量子限制效应补偿的。然而，La3+离子在纳米颗粒表面上的位置诱导氧空位的局部浓度，这可以增加系统的量子效率，从而导致更高的光催化活性。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Design of dye-sensitized TiO$_2$ materials for photocatalytic hydrogen production: light and shadow
可见光驱动的燃料和增值化学品的生产是目前各科学学科研究最激烈的研究课题之一，因为它有可能减轻世界对化石燃料的依赖。在这个角度来看，我们概括了一些染料敏化光催化系统的主要特点，旨在太阳能H $_2$生产，特别是集中在TiO $_2$为基础的三组分组件与有机敏化剂。相关方面包括敏化剂的结构和电子性质、半导体和析氢催化剂的性质、牺牲供体的作用以及反应参数对H $_2$产率和稳定性的影响。除了介绍该领域最重要的最新发展外，我们还分析了实验设计，实验室程序和数据呈现方面的一些常见做法，试图突出其弱点并提出可能的改进建议。最后，我们用一个简短的段落来讨论这个令人兴奋的研究领域未来可能的发展。
2022-12-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Synergistic Interplay between Surface Polarons and Adsorbates for Photocatalytic Nitrogen Reduction on TiO$_2$(110)
Indian Institute of Science（印度科学学院）
研究揭示了表面极子与缺陷的协同作用在TiO$_2$(110)光催化氮还原中的关键作用，通过理论计算和实验验证，阐明了极子在氮还原反应中的核心机制。
2026-04-10 cond-mat.mtrl-sci
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
Noble metal free photocatalytic H$_2$ generation on black TiO$_2$: On the influence of crystal facets vs. crystal damage
在这项研究中，我们调查贵金属自由光催化水分解天然单晶面和晶片切片的[001]平面之前和之后，这些表面已被修改的高压氢化（HPH）和氢离子注入。我们发现，在自然的，完整的低指数平面上的光催化H $_2$演变（在没有贵金属助催化剂的情况下）只能实现当氢化处理伴随着引入晶体损伤，如简单的划痕，在晶片中的误切或通过注入损伤。X射线反射率（XRR），拉曼光谱和光学反射测量表明，普通氢化导致约1 nm厚的黑色二氧化钛表面层没有活性，而无色，密度改性和约7 nm厚的层与破坏晶体对称性存在于离子注入表面。这些结果表明，i）完整的氧化物表面的H-处理需要与缺陷形成相结合以进行催化活化，和ii）活化不一定与黑色的存在相一致。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Double-Side Cocatalytic Activation of Anodic TiO$_2$ Nanotube Membranes with Sputter-Coated Pt for Photocatalytic H$_2$ Generation from Water-Ethanol Mixtures
采用自组织阳极氧化技术和电位冲击技术制备了自支撑TiO $_2$纳米管膜。然后通过溅射不同的Pt量来装饰膜，i）仅在顶部，ii）仅在底部或iii）在管层的顶部和底部。将Pt修饰的膜以管顶向上或管顶向下的配置转移到FTO载玻片上，并在结晶后使用正面或背面光照射作为H $_2$产生的光催化剂进行研究。管膜的双面Pt-装饰导致更高的H $_2$生成速率（管和光照射配置无关）相比，膜装饰只有一个侧面具有类似的总Pt量。结果表明，这种效果并不归因于Pt助催化剂的总量本身，而是归因于其在两个管末端的分布。这导致优化的光吸收和电子扩散/转移动力学：膜的中心部分充当光收集区，并且其中产生的电子可以向Pt/TiO $_2$活性区（管末端）扩散，在那里它们可以与环境反应并产生H $_2$气体。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Synthesis of titanate nanostructures using amorphous precursor material and their adsorption/photocatalytic properties
本文报道了一种新的和快速的水热化学路线制备钛酸盐纳米结构（TNS），避免使用晶体TiO 2作为起始原料。该合成方法使用TiCl 3的商业溶液作为钛源来制备无定形前体，从而避免使用有害化合物。研究了反应温度和保压时间对合成材料结构和形貌的影响。在160^{ \circ }C和24 h下合成了具有高长径比的均匀钛酸盐纳米管。在这些实验条件下制备的TNS样品的带隙为3.06 \pm 0.03 eV。该值与通常报道的TiO 2纳米晶的带隙值相比红移了0.14 eV。此外，这种样品表现出更好的吸附能力和光催化性能的染料罗丹明6 G（R6 G）的光降解过程中比TiO 2纳米粒子。在照射10 ppm染料水溶液和1g/L TNS催化剂45分钟后，实现了R6 G浓度的98%降低。
2012-01-17 cond-mat.mtrl-sci
Single-Atom Photocatalysts on TiO2 : Insights from X-ray Absorption Spectroscopy
本文综述了X射线吸收光谱在表征TiO2负载单原子催化剂中的应用，重点介绍了其在揭示单金属和双金属SACs局域原子结构、电子性质及原位光催化机理方面的关键作用，并提出了高效使用XAS的实用建议。
2025-11-07 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Tailoring the electronic properties of TiO$_2$ monolayers for solar driven catalysis through transition metal doping
本研究基于DFT方法在TiO$_2$单层进行过渡金属掺杂构建Janus结构，发现掺杂Ag、Au、Pd和Pt不仅可减小带隙增强可见光响应，还诱发铁磁性并促进电荷分离，从而显著提升光催化析氢反应活性。
2024-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Machine Learning, Density Functional Theory, and Experiments to Understand the Photocatalytic Reduction of CO$_2$ by CuPt/TiO$_2$
结合从头算、机器学习与实验，揭示了CuPt/TiO$_2$界面在稳定CO$_2$及含碳中间体、提升甲烷选择性与活性中的关键作用。
2024-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Spintronic and electrochromic device based on Li-intercalated transition-metal doped anatase $\rm TiO_2$
研究了锂离子嵌入对过渡金属掺杂的二氧化钛$_2$的电磁性能的影响。Mn掺杂的TiO $_2$通过Li的嵌入，表现出从绝缘体到金属的转变。另一方面，Li插层Fe掺杂TiO $_2$在低浓度Li/Ti=0.067时具有绝缘基态，但在高浓度Li/Ti=0.133时具有金属基态。本文讨论了锂插层TM掺杂TiO $_2$的$n$型载流子诱导铁磁性。基于Li插层掺杂的TM-TiO $_2$，我们提出了一种电场控制的自旋电子和电致变色器件。
2002-12-27 cond-mat.mtrl-sci
A literature-grounded scientific reasoning framework for defect-engineered TiO$_{2}$ photocatalysts
National Centre for Nuclear Research, NOMATEN CoE（国家核研究中心，NOMATEN中心）；Military University of Technology, Institute of Applied Physics, Solid State Physics Department（军事科技大学，应用物理研究所，固体物理系）
针对缺陷工程TiO$_2$光催化剂文献异质性问题，提出一个结合文献数据、机理规则和检索增强推理的LLM辅助科学推理框架，用于推荐最优缺陷工程条件。
2026-05-31 cond-mat.mtrl-sci
Probing Structural Dynamics in Photocatalytic Water Splitting: X-ray vs. Neutron Scattering
本文结合理论计算与实验表征，比较X射线和中子散射在光催化分解水中原位表征TiO2等材料PDF及结构变化的能力。
2025-02-18 cond-mat.mtrl-sci
Coverage Dependence of the Level Alignment for Methanol on TiO$_2$(110)
吸附分子层和半导体基底之间界面处的电子能级排列决定了许多光催化材料的活性和效率。我们进行$G_0W_0$计算以确定典型光催化界面的能级排列的覆盖依赖性：金红石TiO $_2$上的1/2和1单层（ML）完整和解离的CH $_3$ OH（110）。我们发现在波函数的空间分布的变化，以及随之而来的重整化的准粒子能级，作为CH $_3$ OH覆盖和离解的函数。我们的研究结果表明，占据的分子水平负责空穴捕获是不是那些观察到的紫外光电子能谱（UPS）光谱。相反，它们是表面上分离的CH $_3$ O的那些。我们发现未被占据的分子水平要么具有2D特征，在1 ML覆盖率下重量高于表面，要么在1/2 ML覆盖率下与表面显着杂交。这些结果表明，在双光子光电子谱（2 PP）中观察到的共振产生的激发未占用的“湿电子”的2D字符的水平。
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Predicting the suitability of photocatalysts for water splitting using Koopmans spectral functionals: The case of TiO$_2$ polymorphs
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Paul Scherrer Institute（保罗谢尔研究所）
本文提出利用Koopmans光谱功能高效预测TiO₂多形体的带结构和能级匹配，为评估新型光催化剂提供新方法。
2026-03-23 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
A new type-II lepidocrocite-type TiO2/GaSe heterostructure: Electronic and optical properties, bandgap engineering, interaction with ultrafast laser pulses
近年来，范德华异质结由于在光电子器件、光伏器件、等离子体器件和微电子器件等方面的潜在应用，在理论和实验上都引起了人们的极大兴趣。受此启发，我们设计了纤蛇纹石型TiO 2/GaSe异质结构。通过第一性原理模拟，我们发现这种异质结构是一种直接带隙半导体，在可见光到紫外光范围内具有很强的光吸收，在光电和光伏器件中具有潜在的应用前景。通过平面平均电子密度差和Bader电荷分析，发现异质结构具有很强的增强电荷重分布的能力，特别是在界面处，从而延长了激子的寿命，提高了光催化性能。通过施加双轴应变和层间耦合，异质结构表现出直接-间接的带隙转变，并显示出潜在的机械传感器由于平滑和线性变化的带隙。此外，我们的结果表明，较低的层间距离导致更强的电荷重新分布。对异质结构的超快辐照计算进一步揭示了异质结构的载流子-金属跃迁。此外，我们还发现在x偏振和z偏振激光作用下，异质结中的等离子体激元电流都有所增强，这对等离子体激元器件的设计是有益的。我们的研究为纤蛇纹石型TiO 2/GaSe异质结构在光电子、光伏、光催化、机械传感和等离子体激元领域的应用提供了有价值的见解。
2021-02-08 cond-mat.mtrl-sci
DFT study of noble metal impurities on TiO_2(110)
采用密度泛函理论和投影缀加波方法，研究了Au或Pt元素杂质在TiO_2（110）表面上的原子和电子结构.利用表面自由能讨论了这些相的相对热力学稳定性。我们的研究结果表明，Pt原子掺杂的金红石（110）表面可以实现可调的光催化活性在低覆盖率。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Review of the Structural Stability, Electronic and Magnetic Properties of Nonmetal-Doped TiO$_2$ from First-Principles Calculations
本文综述了近年来非金属掺杂TiO $_2$的结构稳定性、电子结构、光学和磁学性质的第一性原理理论研究。第一部分介绍了X-阴离子和X-阳离子掺杂的TiO $_2$（X=B，C，Si，Ge，N，P，As，Sb，S，Se，Te，F，Cl，Br，和I）的结构稳定性的比较研究，这揭示了非金属掺杂剂的位置（即，O位或Ti位）的电负性取决于掺杂$_2$的生长条件和掺杂剂的电负性。第二部分综述了非金属掺杂TiO $_2$的电子结构、光吸收和可见光催化活性的机理。第三部分总结了C-（N-和B-）掺杂TiO $_2$中自旋极化和磁耦合特性的起源。
2012-02-25 cond-mat.mtrl-sci
Modelling the photocatalytic oxidation of methane and other air pollutants for applications in ventilation systems
University of Cambridge（剑桥大学）；Centre for Climate Repair, Cambridge（剑桥气候修复中心）；University of Greenwich（格林威治大学）；Stanford University（斯坦福大学）
本研究通过实验和模型评估了TiO₂光催化氧化甲烷（2-10 ppm）的性能，并预测了通风系统中该技术的转化效率及气候效益。
2026-07-13 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Phase growth control in low temperature PLD Co:TiO2 films by pressure
采用非反应脉冲激光沉积（PLD）技术，以氩气为缓冲气体，在（0001）Al2O3基片上制备了Co掺杂的TiO2薄膜，并对其结构和光学性能进行了研究。它表明，通过保持恒定的衬底温度在低至310 ℃和变化的背景气体压力仅在7 Pa和70 Pa之间，它是可能的生长外延金红石或纯金红石薄膜，以及与这两种多晶型物的混合物的膜。的薄膜的光学带隙的红移相比，通常报道的值为未掺杂的TiO 2，这是一致的n型掺杂的TiO 2矩阵。这种带隙红移使Co掺杂的TiO2薄膜的吸收边进入可见光区，这可能有利于其光催化活性。此外，带隙的红移依赖于薄膜的相组成，增加的Urbach能量增加的金红石含量。
2013-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Ag doping on structural, optical, and photocatalytic properties of ZnO nanoparticles
在$400\,^{\circ}\mathrm{C}$上，采用一种基于短时间固相研磨和煅烧前驱体粉末的简单快速的方法成功制备了Ag掺杂ZnO纳米粒子。采用X射线衍射（XRD）、紫外-可见分光光度计和光致发光（PL）光谱研究了Ag稀掺杂对ZnO纳米粒子的结构、光学和光催化性能的影响。X射线衍射分析表明，Ag掺杂ZnO以六方纤锌矿结构固化。在PL测试中，随着银掺杂量的增加，深能级发射强度降低。X射线光电子能谱学（XPS）分析表明，Ag主要以金属态存在，ZnO主要以纤锌矿结构存在。这种金属状态伴随着独特的氧化锌性能脱色甲基紫，有效。第一性原理计算表明Ag在ZnO中的深能级具有n型行为，而在具有晶界的ZnO结构中，通过浅态的p型性质占主导地位，与本工作中研究的粉末样品相同。研究结果表明，银掺杂ZnO纳米粒子在光电子学、自旋电子学和废水处理等领域具有良好的应用前景。
2015-08-03 cond-mat.mtrl-sci
Quasiparticle level alignment for photocatalytic interfaces
吸附分子层和半导体基底之间界面处的电子能级排列决定了许多光催化材料的活性和效率。基于标准密度泛函理论（DFT）的方法已经证明不能提供这种能级排列的定量描述。这需要适当处理各向异性屏蔽，需要使用准粒子（QP）技术。然而，QP算法的计算复杂性意味着界面水平的定量描述仍然是难以捉摸的。我们提供了一个系统的研究，一个典型的接口，裸露的和甲醇覆盖的金红石TiO $_2$（110）表面，以确定类型的多体理论需要获得一个准确的描述水平对齐。这是通过与亚稳态碰撞电子能谱（MIES）、紫外光电子能谱学（UPS）和双光子光电子能谱（2 PP）的直接比较来实现的。我们考虑GGA DFT，混合DFT和$G_0W_0$，$\mathrm{scQP}GW1$，$\mathrm{scQP}GW_0$，和$\mathrm{scQP}GW$ QP计算。我们的研究结果表明，$G_0W_0$，或我们最近推出的$\mathrm{scQP}GW1$的方法，需要获得正确的排列最高占用和最低未占用的界面分子水平（HOMO/LUMO）。这些计算为解释复杂有机分子-半导体界面的电子结构探针实验建立了新的标准。
2014-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and optical properties of doped TiO2 by many-body perturbation theory
掺杂是改善TiO $_2$光催化和太阳能转换性能的最常用的策略之一，因此对掺杂TiO $_2$的电子和光学性质进行精确的理论描述具有科学和实际意义。本工作采用多体微扰理论方法研究了TiO $_2$金红石中两种典型的n型掺杂元素铌和氢。利用GW近似确定带边和缺陷能级，并利用Bethe Salpeter方程计算吸收光谱，我们发现缺陷能级形成与位于相应价带顶部上方的$\simeq 2.2 eV$（$\simeq 0.9 eV$低于{ \it原始}材料的导带）的局域态相关的非色散带。缺陷态也是导致低能量吸收峰出现的原因，这些吸收峰增强了金红石的太阳光谱吸收。与这些低能量激发相关联的激子波函数的空间分布对于两种掺杂剂是非常不同的，这表明Nb-TiO $_2$中的光激发电子的更大的迁移率。
2019-10-16 cond-mat.mtrl-sci
Magneli phases doped with Pt for photocatalytic hydrogen evolution
被称为Magneli相的定义的亚化学计量的钛氧化物（Ti $_x$ O $_{2x-1}$与$3 < x < 10$）主要由于其不寻常的高导电性和金属样行为而被研究。在美国，已经报道了含有二氧化钛颗粒的Magneli相提供有利的电荷分离，从而提高反应效率。在目前的工作中，我们描述了一个一步合成的Magneli含有混合相纳米粒子，直接集成微量的Pt。仅含有几百ppm Pt的相优化的纳米颗粒对于H $_2$释放是非常有效的光催化剂（它们提供比负载有类似量Pt的普通纳米颗粒高50-100倍的H $_2$释放）。这些光催化剂是在将用于TiOx合成的热壁反应器与产生Pt纳米颗粒的火花发生器相结合的装置中合成的。不同的反应器温度导致不同的相和Magneli相之间的相比率。二氧化钛纳米颗粒（CA. 24 - 53 nm）进行了表征，使用XRD，HRTEM，XPS和EPR光谱以及ICP-OES分析。在900 $^\circ$ C下制备的最佳光催化剂（其由负载有290 ppm Pt的32%金红石、11%金红石和57% Magneli相的混合相颗粒组成）可以提供约100 ppm的光催化H $_2$释放速率。5432 μ mol h $^{-1} g$ ^{-1} $ for UV and ca. 1670 micromol h$ ^{-1} g $^{-1}$，用于AM 1.5照明。对于转化为更高量的…
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Ferromagnetic order in aged Co-doped TiO2 anatase nanopowders
基于氧化物的稀磁半导体（DMS）材料由于在几个系统中的室温铁磁性的报道以及它们在自旋电子器件的开发中的潜在用途而一直是越来越感兴趣的主题。然而，不同DMS系统的磁性能的稳定性的关注已经提出。它们的磁矩通常不稳定，在几周或几个月的特征衰减时间内消失，这阻碍了实际应用的发展。研究了不同Co含量（0.03<x<0.10）的Ti_（1-x）Co_xO_（2-δ）还原Ti_2O_3纳米粉体的铁磁性能。老化样品保留相当高的值的磁化强度，剩磁和矫顽力，这提供了一个相当保存的长程铁磁秩序的有力证据。关于Co偏析，在具有较高Co含量的样品的情况下，可以推断稀释的Co掺杂的非晶结构的一定程度的亚稳性。
2010-09-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dynamical evolution of the Schottky barrier as a determinant contribution to electron-hole pair stabilization and photocatalysis of plasmon-induced hot carriers
利用等离子体激元诱导的热载流子有望为清洁能源和化学催化的发展开辟新的途径。在热化和复合之前提取载流子对于获得有吸引力的转换产率是至关重要的。本文用电子动力学和电子-离子动力学方法研究了Au-TiO $_{2}$体系的热载流子注入。我们的结果表明，纯电子特性（不考虑多体相互作用或耗散到环境中）有助于电子-空穴分离的稳定性。这些结果揭示了存在的动态贡献的界面势垒（肖特基势垒），出现在电荷注入的步伐，阻碍电子的反向转移。此外，我们表明，这种电荷分离稳定提供了所需的时间，用于电荷泄漏到置于TiO $_{2}$表面的帽分子触发相干键振荡，这将导致光催化解离。我们希望我们的研究结果将增加新的视角来解释已经检测到的长寿命的热载流子寿命，它们的催化作用，并伴随着它们的技术应用。
2022-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Impact of Nitrogen Doping on Structural and Electronic Properties of Titanium Sesquioxide, Ti 2 O 3 : An ab-initio Study
钛基氧化物是一种丰富、化学稳定、无毒且用途广泛的材料，其应用范围从光催化到催化。对于钛白（TiO 2）的金红石和金红石相，带隙范围为3.0-3.2 eV，其太大而不能在可见光范围（400 nm - 700 nm）内吸收，导致光催化效率差。氮掺杂到二氧化钛已经能够缩小其带隙，形成在可见光区的吸收尾巴。然而，TiO 2具有其可以被掺杂的限制，这表明对缺氧Ti 2 O3的研究。利用量子化学软件包中最先进的密度泛函理论（DFT），我们报道了刚玉型Ti 2N 20（一个例子TinN 2 O2 n-3化合物，n=2）的结构和电子性质。氮氧化物（Ti 2N 2 O-P1）的最稳定的样品具有2.2eV的带隙，其明显地接近电磁波谱的可见光部分的中间，并且不具有带隙状态，这表明与TiO 2、TiO 2：N和TiO 3相比，它们是用于光催化应用的更有效的可见光驱动材料。
2022-01-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Organometallic Complexes of Graphene and Carbon Nanotubes: Introducing New Perspectives in Atomtronics, Spintronics, High Mobility Graphene Electronics and Energy Conversion Catalysis
在这里，我们提出了一个概述最近的基础研究的性质之间的相互作用的单个金属原子和金属簇和共轭表面的石墨烯和碳纳米管，特别关注的电子结构和化学键在金属-石墨烯界面。我们讨论了石墨材料的有机金属配合物的相关性，这些相互作用和它们在原子电子学中的应用，如原子互连，高迁移率的有机金属晶体管器件，高频电子器件，有机金属催化（氢燃料产生的光催化水分解，燃料电池，氢化），自旋电子学，存储器设备和下一代能源设备的基本理解的发展。我们触及在金属上生长的CVD石墨烯，其表面的反应性，以及其作为不对称石墨烯功能化化学（双Janus圆盘）的模板的用途。我们强调了一些最新的进展，在理解金属和石墨烯表面之间的相互作用的性质，从金属覆盖层沉积在石墨烯和单壁碳纳米管薄膜的角度来看。最后，我们评论了该领域面临的主要挑战和技术应用的机遇。
2014-09-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced optical, structural and antibacterial properties of ZnO doped TiO2 composites
本研究针对纯TiO2薄膜抗菌等应用的局限性，采用溶胶-凝胶法制备ZnO掺杂TiO2薄膜，验证其可提升带隙能量，在特定浓度范围实现分散性与均匀性关联，且具备抗菌活性。
2023-12-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Insulating titanium oxynitride for visible light photocatalysis
我们提出了一种系统的方法来获得各种形式的绝缘氮氧化钛Ti $_{n}$ N $_{2}$ O $_{2n-3}$，我们进行了详细的研究，它的$n=2$情况下，Ti $_{2}$ N $_{2}$ O。在密度泛函理论（DFT）和GW近似的框架下，我们研究了Ti $_{2}$ N $_{2}$ O的能量学和电子结构，并将这些结果与原始的和氮掺杂的TiO $_{2}$进行了比较.我们发现，Ti $_{2}$ N $_{2}$ O是半导体的计算带隙为1.81 eV，这是显着小于原始TiO $_{2}$金红石（3.14 eV）或金红石（3.55 eV）。此外，Ti $_{2}$ N $_{2}$ O的带隙的减小不是通过降低导带最小值而是通过升高价带最大值来实现的。因此，所提出的Ti $_{2}$ N $_{2}$ O具有用于水裂解的合适的带边对准。最后，总能量计算表明Ti $_{2}$ N $_{2}$ O比氮掺杂TiO $_{2}$更容易合成。基于这些结果，我们提出Ti $_{2}$ N $_{2}$ O是一种很有前途的可见光催化材料。
2017-01-23 cond-mat.mtrl-sci
Smallest [5,6]fullerene as building blocks for 2D networks with superior stability and enhanced photocatalytic performance
该研究利用最小稳定[5,6]富勒烯构建二维C$_{24}$网络，其稳定性和强度优于C$_{60}$，带隙与TiO$_2$相当，活性位点数量多三倍，展现出优异的光催化水分解性能。
2024-11-03 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.atm-clus
