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
Optical properties of anatase and rutile TiO2 studied by GGA+U
热处理后的TiO2薄膜的光学性质与其制备工艺有关，TiO2薄膜通常以金红石、金红石或两者的混合物相存在。采用第一性原理广义梯度近似（GGA）+U方法计算了金红石型和金红石型TiO2的电子结构和光学性质。通过引入Ti原子3d轨道（Ud）和O原子2p轨道（Up）上的库仑相互作用，我们可以重现带隙的实验值。用GGA+U方法计算了金红石型和金红石型TiO_2的光学性质，与实验结果和其它理论数据吻合较好。进一步比较了两种不同相态TiO2的电子结构、双折射和各向异性。
2016-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Origin of the different conductive behavior in pentavalent-ion-doped anatase and rutile TiO$_2$
用自旋极化GGA+ \emph{U}方法研究了五价离子（Nb $^{5+}$，Ta $^{5+}$，I $^{5+}$）掺杂的金红石型TiO $_2$的电子性质.计算结果表明，掺杂后的TiO $_2$的两相表现出不同的导电行为。对于掺杂的TiO_2-$_2$，一些上自旋极化的Ti 3 \emph{d}态位于导带底附近并穿过费米能级，显示出\emph{n}型半金属特性.对于掺杂的金红石型$_2$，费米能级钉扎在两个上自旋极化的Ti 3 \emph{d}能隙态之间，表现出绝缘特性.这些结果很好地解释了Nb（Ta）掺杂的金红石型和金红石型TiO $_2$中电子输运性质的实验差异。
2012-05-08 cond-mat.mtrl-sci
Ethylene glycol-mediated synthesis of nanoporous anatase TiO2 rods and rutile TiO2 self-assembly chrysanthemums
采用简单的乙二醇介导法成功地合成了金红石型TiO 2纳米棒和金红石型TiO 2纳米晶。采用SEM、TEM、Raman和IR等手段对样品的形貌、相组成和成分进行了表征。结果表明，在真空煅烧过程中，乙醇酸钛棒发生了自组装生长，由原来的金红石型TiO 2棒转变为金红石型TiO 2/C复合材料。碳在相变过程中起着重要作用，促进了在较低温度（400 ℃）下相变为金红石型TiO 2。这为低温制备多孔金红石型TiO 2纳米材料提供了一条新的途径。
2012-03-19 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism at 300 K in spin-coated films of Co doped anatase and rutile TiO2
以金属有机物为前驱体，采用旋涂法在蓝宝石衬底上制备了Ti_（1-x）Co_xO_2（x = 0和0.03）薄膜。当在空气中分别在550和700 ℃下热处理时，这些薄膜呈现出纯的金红石和金红石结构，这两种结构都由X射线衍射和拉曼光谱所示。光吸收表示在可见光区域中的高透明度。这种薄膜在300 K时表现出非常小的磁矩。而在真空度为1 × 10~（-5）Torr、温度为500 ℃和600 ℃的条件下退火后，金红石薄膜在300 K时的磁矩明显增强，分别达到0.36 B/Co和0.68 B/Co。这些样品的铁磁居里温度均在350 K以上。
2004-09-13 cond-mat.mtrl-sci
Ferromagnetism at 300 K in spin-coated anatasea and rutile Ti0.95Fe0.05O2 films
以金属有机物为前驱体，采用旋涂法在蓝宝石衬底上制备了Ti_（1-x）Fe_xO_2（x=0和0.05）薄膜。当在空气中分别在550和700摄氏度下热处理时，这些薄膜呈现纯金红石和金红石结构，如X射线衍射和拉曼光谱所示。光吸收表示在可见光区域中的高透明度。这种薄膜在300 K时表现出非常小的磁矩。然而，当金红石和金红石薄膜分别在500 ℃和600 ℃下在1 × 10 -5 Torr的真空中退火时，在300 K下的磁矩强烈增强，对于金红石样品达到0.46 $μ$ B/Fe，对于金红石样品达到0.48 $μ$ B/Fe。这些样品的铁磁居里温度均在350 K以上。
2004-10-14 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen stoichiometry directs rutile-anatase phase selection through kinetic control of nucleation
Sungkyunkwan University（成均馆大学）；Washington University in St. Louis（华盛顿大学圣路易斯分校）
本研究揭示氧化学计量比作为动力学控制参数调控TiO₂₋ₓ的锐钛矿-金红石相选择，通过模拟明确其成核势垒及中间壳层基元演化机制，建立的模型可预测成分耦合结晶的目标相。
2026-08-25 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
The nuclear quadrupole interaction at 111Cd and 181Ta sites in anatase and rutile TiO2: A TDPAC study
用时间微分扰动角关联（TDPAC）方法研究了111 Cd和181 Ta的I=5/2态在金红石型和金红石型TiO 2中的核四极相互作用.快-慢符合装置基于CAMAC电子学。对于181 Ta，电场梯度的不对称性为eta=0.22（1），四极相互作用频率为44.01（3）Mrad/s。对于金红石，相应的值为η =0.56（1）和四极频率=130.07（9）Mrad/s。金红石的值与文献值密切匹配。在由111 Ag的β衰变产生的111 Cd探针中，四极相互作用频率和不对称参数可以忽略。这表明在θ中存在未受扰动的角相关。金红石型样品的四极频率为61.74（2）Mrad/s，~（111）Cd探针的不对称性为0.23（1）。结果已被解释的晶格中的周围原子的位置和探针核的电荷状态。
2008-09-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Density functional characterization of the antiferromagnetism in oxygen-deficient anatase and rutile TiO2
我们提出的理论证据的局部磁矩的钛离子在缺氧的氧化铝和金红石型TiO 2在最近的实验中观察到[S. Zhou等人，B79，113201（2009）]。我们的第一性原理GGA+U计算结果表明，氧空位将两个Ti 4+离子转化为两个Ti 3+离子，这导致每个Ti 3+的局部磁矩为1.0 $μ_B$。然而，这两个Ti 3+离子形成稳定的反铁磁状态，并且在缺氧的金红石相TiO 2中也观察到类似的反铁磁。计算结果与实验观察到的缺氧Ti-O体系的类反铁磁行为符合得很好。
2009-10-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
A direct view at excess electrons in TiO$_2$ rutile and anatase
结合扫描隧道显微镜/光谱学和密度泛函理论（DFT+U），对TiO $_2$金红石型和金红石型两种具有相同化学组成但不同晶格的典型材料中的过剩电子进行了表征。在金红石中，多余的电子可以定位在任何晶格Ti原子，形成一个小的极化子，它可以很容易地跳到相邻的网站。相比之下，在铌中的电子更喜欢自由载流子状态，并且只能被捕获在氧空位附近或形成与Nb掺杂剂结合的浅施主状态。本研究最终解释了两种多晶型物之间的差异，并表明即使晶格中很小的结构变化也会导致非常不同的行为。
2014-07-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Observation of vacancy-related polaron states at the surface of anatase and rutile TiO2 by high-resolution photoelectron spectroscopy
在可还原氧化物的表面区域中的缺陷，如TiO 2，对应用具有深远的影响，而它们的性质非常受小极化子形成的可能性的影响。在这里，我们探测金红石（110）和金红石（101）单晶通过高分辨率紫外光电子能谱学和解决多个组件的带隙中的众所周知的缺陷状态。在金红石中，我们发现两个在VBM+2.1 eV和VBM+1.4 eV，我们分配到次表面极化子陷阱和空位束缚态，分别确认预测的部分抑制极化子形成在高空位浓度。新的缺陷是由同步加速器光束原位创建的表面上。我们分配一个组件在VBM+2.3 eV，可以通过退火去除，极化子状态与表面氧空位。我们还确定了第二个组件在VBM+1.6 eV，这不能通过退火去除，是太深，与氧空位。
2014-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Challenges in Band Alignment between Semiconducting Materials: A Case of Rutile and Anatase TiO$_2$
这篇专题综述集中在最近活跃的争论之间的两个多晶型的TiO $_2$，金红石和金红石的能带排列。总结了目前常用的材料能带排列测量和计算方法。通过对最近的实验和理论报道的分析，我们指出，TiO $_2$两相能带排列的显著差异是由于影响能带排列的因素，而不需要明确的答案。根据界面的存在这一重要因素，提出了耦合和本征能带排列的新分类。这种分类确实揭示了金红石/金红石界面可以定性地改变其能带排列的类型。然而，为了更好地理解材料能带的变化，需要进一步系统地了解界面和影响能带排列的其他因素。从金红石和金红石之间的能带排列的讨论中获得的结果也可以用于其他半导体之间的能带排列。
2019-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stable Co-Catalyst-Free Photocatalytic H2 Evolution From Oxidized Titanium Nitride Nanopowders
在目前的工作中，一个简单的策略是用来热氧化TiN纳米粉末（约。20 nm）到TiO 2：Ti 3+：N化合物的锐钛矿相。与这种化合物的金红石相相反，这种光催化剂在AM 1.5条件下提供了析氢的光催化活性-这不使用任何贵金属助催化剂。此外，光催化剂在延长的时间段内（测试4个月）是活性和稳定的。重要的是，为了实现成功转化为活性多晶型物，需要足够小的TiN起始颗粒。催化的关键因素是稳定助催化活性的Ti 3+物质，使其不被起始材料中存在的氮氧化。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Ab Initio Study of Phase Stability in Doped TiO2
采用全电子原子轨道方法和局域密度近似（LDA），对金红石型和金红石型TiO 2的相对稳定性进行了从头算密度泛函理论（DFT）计算.金红石相表现出一个温和的边缘稳定的~ 3毫电子伏相对于原始材料中的金红石相。通过计算分析不同电荷态的Si、Al、Fe和F掺杂剂在金红石和金红石中不同费米能级能量的形成能，发现阳离子掺杂剂在Ti替代晶格位置最稳定，而F掺杂在间隙位置的形成能最小。发现所有掺杂剂相对于金红石相显著地稳定了铁磁，表明在这样的系统中铁磁到金红石相的转变被抑制，其中掺杂剂以铁磁稳定强度的顺序排列为F>Si>Fe>Al。Al和Fe掺杂剂被发现作为浅受体与电荷补偿实现通过形成移动载流子，而不是形成阴离子空位。
2012-10-29 cond-mat.mtrl-sci
Electric-Dipole Effect of Defects on Energy Band Alignment of Rutile and Anatase TiO2
钛白材料由于其光催化应用而得到了广泛而深入的研究。一个长期存在的问题是金红石和金红石型TiO2相的能带排列，这会影响复合体系中的光催化过程。关于这两种TiO2相的取向，基本上存在两种相互矛盾的观点：1）跨骑型和2）交错型。在本工作中，我们的DFT加U计算发现，完美的金红石（110）和金红石（101）表面具有跨骑型能带排列，而有缺陷的表面可以将能带排列转变为交错型。缺陷引起的电偶极子是导致能带反转的主要原因。因此，在材料的制备和后处理过程中引入的缺陷可能是上述关于能带排列的开放问题的答案，这可以在实际实践中考虑以调节材料的光催化活性。
2015-11-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Brookite TiO2 as an active photocatalyst for photoconversion of plastic wastes to acetic acid and simultaneous hydrogen production: Comparison with anatase and rutile
本研究提出板钛矿型TiO2可作为高效光重整催化剂，其产氢和塑料降解活性均优于锐钛矿、金红石型，可将PET塑料转化为乙酸，为微塑料污染水光转化制高附加值产物和氢气提供了稳定的催化方案。
2024-08-20 cond-mat.mtrl-sci
Engineering Si doping in anatase and rutile TiO$_2$ with oxygen vacancy for efficient optical application
本文采用密度泛函理论和动力学平均场论研究了掺杂$TiO_2$金红石和另一种含氧空位的四方晶系金红石的电子性质。应用屏蔽混合交换相关密度泛函从电子结构得到了态密度和光学性质。所有的单粒子激发都在独立准粒子的动力学平均场论中处理。在光学性质方面，通过求解库仑关联电子-空穴双原子的Bethe-Salpeter方程来考虑激发。在此理论基础上，给出了两种结构的$TiO_2$的能带结构和光谱。此外，我比较了目前的结果与早期的光学数据的母结构，并建立了增加的光学效率在掺杂$TiO_2$与氧空位的结构。
2019-11-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
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
First-principles Hubbard U and Hund's J corrected approximate density-functional theory predicts an accurate fundamental gap in rutile and anatase TiO2
钛白（TiO $_2$）对近似Kohn-Sham密度泛函理论（KS-DFT）及其Hubbard修正扩展DFT+ $U$提出了长期的挑战。我们发现，先前提出的扩展的第一原理DFT+ $U$纳入洪德的$J$校正，称为DFT+ $U$ + $J$，结合使用最近提出的线性响应理论计算的参数，预测基本带隙准确以及在金红石和金红石TiO $_2$的实验不确定性。我们的方法建立在已建立的研究结果，哈伯德修正钛$3d$和氧$2p$在TiO $_2$子空间，象征性地给出DFT+ $U^{d,p}$，是必要的，以实现可接受的带隙使用DFT+ $U$。当包含Hund的$J$第一原理时，该要求仍然存在。我们还发现，即使使用子空间特定的第一性原理$U$和$J$参数时，计算出的间隙取决于相关的子空间定义。使用最简单合理的相关子空间定义和基本功能，局部密度近似，我们表明，高精度的结果，从使用一个相对简单的形式的DFT+ $U$ + $J$功能。对于闭壳层系统，如TiO $_2$，我们描述了如何各种DFT+ $U$ + $J$泛函减少到DFT+ $U$适当修改的参数，使可靠的带隙可以计算金红石和金红石没有修改传统的DFT+ $U$代码。
2020-06-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el physics.chem-ph
Band restructuring of ordered/disordered blue TiO2 for visible photocatalyst
已经提出了具有/不具有贵金属的黑色TiO 2用于可见光催化剂，但仍然留下较差的催化剂效率。或者，相混合的TiO 2，如金红石和金红石，通常用于可见光催化剂，其中不可避免地包含贵金属。在这里，我们进行了一个无贵金属可见光催化剂蓝色二氧化钛与II型带对齐有序/无序金红石结构，通过相选择性还原与碱金属。通过吸收光谱和紫外光电子能谱确定了这种异质结构中改变的能带排列，并通过瞬态电荷分离进一步证实了这一点。I型和II型的谱带排列通过从有序相转化为无序相而明显重构，具有延长的还原期，并且还观察到随后的光吸收增强。在原始样品中启动I型，II型在3天Li还原中从无序的金红石相组织。在太阳光驱动的析氢反应中，无序金红石型TiO 2异质结的光催化性能是传统P25型TiO 2的55倍，这是由于无序金红石型TiO 2异质结的电子和空穴有效分离。此外，这种重构的异质结型II型TiO 2需要10倍少的Pt量作为可比较的光催化性能的助催化剂，相比，Pt修饰的I型原始的金红石/金红石相混合的TiO 2。
2020-10-19 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Preferential Growth of Pt on Rutile TiO2
最近，在扫描透射电子显微镜中使用原子分辨率Z衬度图像和电子能量损失谱表征Pt/TiO 2（Degussa P25）催化剂系统揭示了Pt颗粒具有强烈的在TiO 2的金红石相上成核而不是在金红石相上成核的倾向。比较从头赝势计算Pt和Pt_2的化学计量和还原TiO_2表面，和氧空位（V_O）的形成能，以解决这一发现的微观起源。结果表明，Pt在金红石表面的结合强度更大，表明Pt在金红石表面的选择性生长是由于V_O在金红石表面的形成能较低，并且可能是由于V_O在金红石表面比在金红石表面更容易捕获大的Pt团簇。
2005-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quasiparticle and Optical Properties of Rutile and Anatase TiO$_{2}$
用多体微扰理论计算了TiO $_{2}$的准粒子激发能和金红石型和金红石型结构的光学性质。计算进行冻结晶格，电子-声子耦合没有明确考虑。在GW方法中，几种近似进行了比较，发现列入的全频率依赖性以及明确的治疗Ti半核心状态是必不可少的准粒子能带隙的准确计算。计算的准粒子能量与现有的光电发射和逆光电发射实验符合得很好。GW计算的结果，连同计算出的静态屏蔽库仑相互作用，被用于Bethe-Salpeter方程计算金红石和金红石结构的介电函数$ε_{2}(ω)$。结果与实验观察结果吻合良好，特别是在4 eV附近的主要吸收特征的开始。为了与解决金红石中单个激子跃迁的低温光吸收测量进行比较，仅用电子屏蔽计算低位离散激子能级。在金红石的能隙中发现的最低能量激子具有0.13 eV的结合能。与实验一致，它是不允许的偶极，但计算的激子能量超过吸收实验中测量的约0.22 eV和激子结合能的尺度也太大。计算了非极性（110）面金红石的准粒子能量排列。在GW近似下，价带最大值低于真空能级7.8 eV，显示出与密度泛函理论结果的小偏移。
2010-06-21 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
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
Ab-initio calculations of the Optical band-gap of TiO2 thin films
钛白在环境净化方面具有重要的光催化作用，近年来得到了广泛的研究。如何使TiO2的光学带隙变窄是提高其光催化性能的关键。采用螺旋磁控溅射法在蓝宝石和SrTiO 3衬底上制备了金红石型和金红石型TiO 2薄膜，并对其光学带隙与晶格常数进行了关联。大块金红石的光学带隙为3.03 eV，对于蓝宝石上的薄膜增加到3.37 eV。在SrTiO 3上，体相掺杂的带隙从3.20 eV增加到3.51 eV。为了解释这两个阶段的光学带隙扩展，使用维也纳从头计算软件进行从头计算。对金红石型的计算表明，随着体积的减小或晶格常数的增大，禁带宽度几乎呈线性增大。计算的禁带宽度与实验值吻合较好。从这些计算得出的结论是，为了实现金红石或金红石的更小的带隙，晶格常数c必须被压缩，并且a必须被扩展。
2004-04-09 cond-mat.mtrl-sci
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
Theoretical study on copper's energetics and magnetism in TiO2 polymorphs
我们进行了密度泛函理论计算模拟的电子结构和磁相互作用的铜掺杂的金红石型和金红石型钛白，以阐明这些系统作为磁性氧化物使用不同的密度泛函计划的潜力。在这两种多晶型铜掺杂剂被认为是最稳定的替代晶格位置。铁磁性预测是稳定的远高于室温与长程相互作用占主导地位，在金红石相，而最近的相邻的铜离子之间只表现出短程超交换相互作用。此外，分散和紧凑的配置中的掺杂剂的能量评估揭示了掺杂剂的聚簇趋势在TiO2。
2013-08-22 cond-mat.mtrl-sci
Origin of magnetism and quasiparticles properties in Cr-doped TiO$_2$
结合LSDA+ $U$和超交换相互作用的DFT分析，我们描述了金红石型和金红石型Cr掺杂TiO $_2$的磁基态。并行地，我们通过GW校正（$GW$ @LSDA+ $U$）来校正我们的LSDA+ $U$基态，所述GW校正再现了与实验满意一致的杂质态和带隙的位置。由于金红石和金红石的基态中Cr-Cr键的拓扑配位不同，超交换作用导致Cr离子的铁磁或反铁磁耦合。在Cr掺杂的LiNbO 3中，这种相互作用导致了一种新的机制，该机制稳定了铁磁基态，与实验证据一致，而不需要调用F中心交换。
2013-02-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
DSSC Anchoring Groups: A Surface Dependent Decision
染料敏化太阳能电池（DSSC）中的电极通常是纳米晶TiO 2，大部分（101）表面暴露。通常，敏化染料采用羧基锚定部分，通过该羧基锚定部分，敏化染料粘附到TiO 2表面。最近的兴趣，利用不同的二氧化钛电极形态的性质，如金红石纳米棒暴露的（110）表面和高百分比的（001）表面暴露的双金属电极，回避的问题是，这种锚定策略是否是最好的，无论大多数表面暴露。在这里，我们解决这个问题，提出密度泛函理论计算对比两个有前途的锚定基团，膦酸和硼酸，羧酸的结合性能。锚电极的相互作用进行了研究，为pro-totutical的金红石（101）表面，以及金红石（001）和金红石（110）表面。最后，使用这些替代锚定基团结合一个典型的香豆素染料（NKX- 2311），这些TiO 2基板的效果进行检查。锚和表面的结合性能的显着差异，说明锚的选择是必要的依赖于暴露在电极中的表面。特别地，发现硼酸显示出成为暴露于SiO2（001）表面的电极的优异锚定选择的潜力。
2014-03-19 cond-mat.mtrl-sci
GW quasiparticle bandgaps of anatase TiO2 starting from DFT+U
本文研究了在光电子学和电子学中广泛应用的宽禁带半导体TiO_2的准粒子能带结构。我们得到GW准粒子能量从密度泛函理论（DFT）计算包括哈伯德U校正。使用一个简单的迭代程序，我们确定的哈伯德参数的值产生一个消失的准粒子校正的基本带隙的TiO2。使用此最佳Hubbard参数计算的带隙（3.3 eV）小于通过应用多体微扰理论对标准DFT本征态和本征值（3.7 eV）获得的值。我们扩展我们的分析，以金红石型的TiO 2，并得出类似的结论。我们的工作突出的作用，开始非相互作用的哈密顿量在计算GW准粒子的能量在TiO 2，并建议一个最佳的哈伯德参数为未来的计算。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Study of surface-bulk mass transport and phase transformation in nano TiO2 using hyperfine interaction technique
通过不同温度的退火和吸附~（181）Hf示踪剂的TDPAC测量，研究了70 nm TiO_2微晶从金红石到金红石的相变。不同温度退火的TiO 2微晶的XRD谱峰宽表明了晶粒随温度的增长。在823 K退火4小时后，样品除了晶粒长大外，没有发生相变。在相同温度（823 K）下，当退火时间延长时，出现相变。在1123 K下较短时间的退火显示出相变。181 Hf示踪剂吸附在70 nm TiO 2上，发现在退火过程中形成不同的多晶型（金红石和金红石）。发现表面到本体的传质在相变过程中起重要作用。
2009-05-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Abnormal grain growth of rutile TiO2 induced by ZrSiO4
在硅酸锆存在下，通过热处理金红石型TiO 2形成的金红石型TiO 2中观察到异常晶粒生长（AGG）。这种形态学行为被认为是发生在烧结粉末压块和薄膜与固态锆掺杂剂和二氧化钛涂层颗粒上的锆英砂。为了阐明AGG在该体系中的作用机制，采用了各种掺杂方法，并研究了这些掺杂方法的形态后果。结果发现，由Zr和Si掺杂不会引起异常晶粒生长。观察到的现象进行了讨论的形态和能量的考虑。这是可能的，金红石型TiO 2和ZrSiO 4和可能的晶界液体的形成之间的一个独特的取向关系发挥作用，在引起的快速增长的多面棱柱形金红石。
2013-03-12 cond-mat.mtrl-sci
Single- and Mixed-Phase TiO2 Powders Prepared by Excess-Hydrolysis of a Titanium Alkoxide
为了研究钛醇盐的过度水解，使用6：1和100：1的H2O：Ti（r）比从四异丙醇钛制备TiO 2粉末。将粉末干燥并在一定温度范围内（高达800 ℃）烧制.羟基化和粉末中的有机物含量，其特征在于使用ATR-FTIR，激光拉曼显微光谱和元素微量分析;表面积和孔径分布进行了评价，使用N2气体吸附;相组成进行了分析，使用XRD和激光拉曼显微光谱;和微晶尺寸进行了评价，通过XRD，TEM和SEM。结果显示在主要为水的介质（r = 100）中几乎完全水解，导致显示板钛矿和金红石的沉淀结晶粉末，其在低于500 ℃开始转变为金红石。在主要有机介质（r = 6）中沉淀的粉末经历部分水解，是高度多孔的，并显示出无定形结构，在300 ℃下发生金红石结晶，在500至600 ℃开始转变为金红石。
2014-10-30 cond-mat.mtrl-sci
Understanding high photocatalytic activity of the TiO2 high-pressure columbite phase by experiments and first-principles calculations
本研究通过高压扭转法稳定TiO2高压铌铁矿相，结合实验与DFT计算证明其光催化产氢活性高于锐钛矿相，并揭示其高活性源于氧空位改善的光吸收和(101)面较低的水分解活化能。
2025-08-18 cond-mat.mtrl-sci
Photocatalytic Activity of Pulsed Laser Deposited TiO2 Thin Films
采用脉冲激光沉积法（PLD）在铟掺杂氧化锡（ITO）衬底上制备了纳米TiO 2薄膜。X射线光电子能谱学（XPS）结果表明，随着缓冲气体压力（O2：Ar = 1：1）的降低，Ti的2 p芯能级峰向较低的结合能方向移动。这表明在氧不足的条件下产生氧空位。锐钛矿与金红石的比例也被发现是系统的压力依赖。在750 mTorr的沉积压力下，即使在1073 K的衬底温度下也仅观察到金红石相，该衬底温度远高于体金红石到金红石的相变温度。沉积的TiO 2薄膜被制成光电化学（PEC）研究的光阳极。在873 K时，随着沉积压力的降低，平带电位（Vfb）在绝对真空能量标度（AVS）上增加了0.088 eV，从750 mTorr降低到250 mTorr。衬底温度为873 K时制备的薄膜的入射光子-电流转换效率最高，为2.5 ~ 6%。结合XPS和PEC的研究结果，我们得出结论，沉积压力的影响的浓度的氧空位，改变了电子结构的二氧化钛。在光电化学催化性能方面，我们的研究结果表明，通过控制缓冲气体的压力和温度，可以调整TiO 2薄膜的费米能级和结构，使平带电位（Vfb）的能量与电解液中特定的氧化还原物种相匹配.
2007-12-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
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
Absolute Reference Energy to Realign the Band-edges of Inorganic Semiconductors Using First-principles Calculations
从第一性原理模拟到重新排列半导体的价带顶和导带底，找到绝对参考能量的挑战，提出了一种基于平面波计算的理论方法，如在最先进的密度泛函理论内实现的。我们已经研究了一些无机二元半导体，包括氧化物和非氧化物，例如金红石和金红石TiO 2，纤锌矿ZnO，金红石SnO 2，GaP，GaAs，InP，ZnTe，CdS，CdSe和SiC的非晶相，这些是众所周知的，对于光电化学，光电子器件应用在其独立和/或异质结构形态中是定性重要的。这些众所周知的半导体的计算的带边相对于我们提出的绝对真空参考能量，这是定义与我们提出的修正，并比较其现有的实验值从平带测量重新调整。预测是合理的，以及与已知的实验平带测量数据一致。我们估计的这组11种化合物的平均绝对误差为~ 0.17 eV，更接近已知的实验极限0.10-0.20 eV。
2018-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Room-temperature ferromagnetism in the mixtures of the TiO2 and Co3O4 powders
我们在这里报告了在300 K下观察到的TiO 2和Co 3 O 4粉末混合物的铁磁性（FM），尽管这两种氧化物分别具有反铁磁性和抗磁性。铁磁行为被发现在反应的早期阶段，只有在TiO 2的层状结构，没有FM被发现与金红石-TiO 2制备的相同的样品。光学光谱和X射线吸收光谱证实了混合物中八面体Co+3->Co+2的表面还原，这是所观察到的磁性的起源
2009-03-30 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Ce and Cr Codopant Solubility and Chemical Homogeneity in TiO2 Nanoparticles through Sol Gel versus Pechini Syntheses
采用溶胶-凝胶法和Pechini法制备了Ce/Cr共掺杂TiO 2纳米粒子，并在400 ℃下热处理4 h。传统的溶胶-凝胶工艺产生结晶良好的TiO 2，而Pechini合成产生了较不有序的混合相TiO 2和金红石;这表明后一种方法提高了Ce的溶解度，增加了化学均匀性，但使TiO 2晶格不稳定。Pechini前体分解产生的更大的结构破坏形成更开放的团聚形态，而干燥的溶胶凝胶前体热解产生的较低水平的结构破坏导致较低表面积的更致密的团聚体。共掺杂和相关的晶格不稳定降低了两种粉末的结合能。Cr 4+形成溶胶-凝胶粉末和Cr 6+形成Pechini粉末表明，这些价态的变化来自协同电子交换从价间和/或多价电荷转移。由于Ce太大，不允许置换或间隙固溶度，引入了集成溶解度的概念，其中Ti位点和相邻的空位被大Ce离子占据。光催化性能数据表明，共掺杂是有害的，由于晶格不稳定和表面积的结晶度降低的影响。两个制度的机械行为，这是由于在较低的共掺杂剂水平和过饱和固溶体在较高的水平下的不饱和固溶体。目前的工作表明，Pechini方法提供了一种加工技术，优于溶胶-凝胶，因为前者有利于固溶度和随之而来的化学均匀性。
2022-03-22 cond-mat.mtrl-sci
Electronic structure study of TiO2 polymorphs, evaluation of formic acid adsorption on dry (001) and (100) TiO2(B) facets by DFT calculations
采用密度泛函理论计算方法，比较了金红石型、单斜型和金红石型TiO 2（B）的体相结构和电子性质.包括TiO 2（B）是由于实验结果，其中它在通过水热合成获得的低含量层状钛酸钠纳米结构的热退火期间作为亚稳相出现。带隙和表面能进行了讨论，面对平面波（PW）和局域基组方法（LCNAO）得到的结果，观察两种方法之间的良好协议时，考虑浮动基础使用LCAO计算表面能。如Vittadini A.例如，J. Phys. Chem. C 2009，113（44），18973-18977中所述的方法的顺序与对代表最稳定的TiO 2表面之一的anatasa（101）计算的顺序相同。研究了甲酸在（001）和（100）-不太稳定的-TiO 2（B）干晶面上的吸附，作为进一步评估TiO 2（B）纳米结构用于染料敏化太阳能电池（DSSC）应用的第一步。结果表明，双齿解离构型在两个表面上都是最稳定的，计算得到的（001）和（100）的吸附能分别为0.76 eV和1.35 eV。这些结果不同于以前发现的干anatasa（101），其中单齿配位占主导地位。评估的TiO 2（B）板的反应性与TiO 2（B）板相当，并且表明其可以是用于染料敏化太阳能电池目的的常见染料的良好吸附剂。
2011-08-12 cond-mat.mtrl-sci
The stability, electronic structure, and optical property of TiO2 polymorphs
声子态密度计算表明，一种新的具有鳞石英结构的TiO 2多晶型物是机械稳定的。给出了9种不同晶型TiO 2在不同压力下的焓值，研究了不同晶型TiO 2的相对稳定性。通过具有广义梯度近似的密度泛函理论计算TiO 2多晶型物的能带结构，并且使用GW方法校正高对称k点处的能带能量以准确地确定带隙。直接带隙能量和间接带隙能量之间的差异是非常小的金红石，铌铁矿和斜锆石TiO 2，表明准直接带隙字符。斜锆石（准直接）和板钛矿（直接）TiO 2的带隙能量接近于斜锆石（间接）TiO 2。新预测的鳞石英结构的TiO 2的带隙比其他8种多晶型物宽。对于光学响应计算，通过求解库仑相关电子-空穴对的Bethe-Salpeter方程，已经包括了两粒子效应。具有钴隧道石、黄铁矿和萤石结构的TiO 2在可见光区域具有光学跃迁。
2013-12-09 cond-mat.mtrl-sci
On Tailoring Structural and Optoelectronic Properties of TiO2 Thin Films Synthesized via 'Room' Temperature High Power Impulse Magnetron Sputtering (HiPIMS)
本研究针对TiO₂集成柔性/温度敏感器件需低温沉积的问题，通过近室温HiPIMS调控总压力和氧气流量实现TiO₂薄膜相比例与结晶质量可调，为其在能源领域的应用提供低温制备方案。
2025-04-16 cond-mat.mtrl-sci
Hubbard-$U$ corrected Hamiltonians for non-self-consistent random-phase approximation total-energy calculations: A study of ZnS, TiO$_2$, and NiO
在电子关联的无规相位近似（RPA）下计算总能量的非自洽方法中，需要选择一个单粒子哈密顿量，其解用于构造电子密度和非相互作用响应函数。在这里，我们调查的效果，包括在这个单粒子哈密顿Hubbard- $U$项，以更好地描述在过渡金属化合物ZnS，TiO $_2$和NiO中的3个$d$电子的现场关联。我们发现，RPA的晶格常数基本上是独立的$U$，尽管在底层的电子结构的大的变化。我们进一步证明了这些材料的非自洽RPA总能量在非零$U$处具有最小值。我们的RPA计算发现金红石相的TiO $_2$是更稳定的比独立的$U$，这是一个结果，这是与实验一致，定性不同的计算采用$U$校正（半）本地泛函。然而，我们也发现，+ $U$长期不能用来纠正RPA的NiO的生成热的不良描述。
2016-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Self-Energy and Excitonic Effects in the Electronic and Optical Properties of TiO2 Crystalline Phases
本文采用密度泛函理论和多体微扰理论相结合的方法，对TiO 2金红石相和金红石相的电子和光学性质进行了统一的从头算研究。交换相关的一致处理，包括许多机构的一个粒子和两个粒子的影响，在自能和电子-空穴相互作用，产生了高质量的电子和光学性质的描述，给出了一些数量，第一个可用的估计这种化合物。特别是，我们给出了一个定量的，直接的电子和直接的光学间隙的评价，澄清他们的作用相对于以前的各种实验技术获得的值。我们得到一个描述的电子间隙和光谱，是与实验相一致的，分析不同的贡献的实验光学间隙的作用，并将它们与我们的计算中使用的理论水平。我们还展示了激子在两个晶相中的空间性质，突出了不同光学跃迁的局域化特征。本文的目的是了解和牢固地建立电光体属性，到目前为止尚未澄清，这种材料的基本和技术利益的绿色能源应用。
2010-03-31 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
Tailoring electronic and optical properties of TiO2: nanostructuring, doping and molecular-oxide interactions
钛白是研究最广泛的氧化物之一。这是由于其广泛的应用范围，从催化到催化剂到光催化剂。尽管有很大的兴趣，它的许多散装性能已稀疏调查使用实验技术或从头算理论。此外，TiO 2的一些最重要的性质，如它的电子带隙，激子的局域化特性，以及由氧空位引起的状态的局域化性质，仍在争论中。我们提出了一个统一的描述的金红石和金红石相的性质，从从头算国家的最先进的方法，范围从密度泛函理论（DFT）的许多身体微扰理论（MBPT）派生的技术。在这样做的过程中，我们展示了如何先进的计算技术可以用来定量描述的结构，电子和光学性质的二氧化钛纳米结构，在应用研究中的一个领域的根本重要性。事实上，我们解决的主要挑战之一，二氧化钛-纳米，即带隙变窄，通过展示如何结合纳米结构的变化与掺杂。有了这个目标，我们比较了二氧化钛的电子性质为0 D集群，1D纳米棒，2D层，和3D散装使用不同的近似DFT和MBPT计算。虽然量子限制效应导致能隙的加宽，但已经表明，用硼或氮进行替代掺杂产生（Meta）稳定结构，并且引入掺杂剂和中间带隙状态，这有效地减小了带隙。最后，我们报告了如何从头算方法可以应用到了解的重要作用，二氧化钛作为电子受体的染料敏化太阳能电池。由于所涉及的系统的混合有机氧化物结构，这一任务变得更加困难。
2010-03-11 cond-mat.mtrl-sci
