Magnéli相亚氧化钛陶瓷的制备及其应用研究进展

Magnéli相亚氧化钛是一系列非化学计量比氧化钛的统称,主要包括Ti_(4)O_(7)、Ti_(5)O_(9)、Ti_(6)O_(11)和Ti_(8)O_(15)等相,其中以Ti_(4)O_(7)的导电性最好,其理论电导率可达1500 S·cm^(-1),约为石墨的二倍。此外,Magnéli相亚氧化钛在强酸、强碱环境中均表现出极强的耐蚀性能,并且能够在水溶液中保持3.0 V以上的稳定电位窗口。Magnéli相亚氧化钛优异的性能使其在化学电源如铅蓄电池、液流电池、锂硫电池、可再生燃料电池,电解水的催化剂载体,热电及光电材料,光催化制氢以及电催化氧化降解有机污染物等领域中展现出良好的应用前景。目前,科研人员已经开发出一系列制备亚氧化钛的方法。但是在高纯度、单相、纳米或亚微米尺度亚氧化钛粉体,大尺寸的一体式亚氧化钛电极和金属基亚氧化钛涂层电极的规模化生产和应用中依然存在许多问题,限制了亚氧化钛系列产品在上述领域中的广泛应用。基于Magnéli相亚氧化钛陶瓷的固有特性,重点介绍了亚氧化钛粉体、一体式电极和涂层电极的制备方法及应用现状,同时对亚氧化钛相关材料的应用前景进行了简要概述,为科研院所及相关企业提供了参考依据、研究思路和解决办法。

Magnli相亚氧化钛Ti_8O_(15)的电子结构和光学性能的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势法研究了Magneli相亚氧化钛Ti8O15的电子结构和光学性能.计算出的能带结构显示Ti_8O_(15)相比锐钛型TiO_2禁带宽度大幅度降低.态密度分析表明,其原因在于Ti_8O_(15)的O原子的2p轨道以及Ti原子的3p,3d轨道相对于TiO_2的相应轨道向左产生了偏移,同时由于O原子的缺失使得Ti原子的3d,3p轨道多余电子在Fermi能级附近聚集形成新的电子能级.态密度分析结果还显示,相对于TiO_2,Ti_8O_(15)Fermi能级附近电子格局发生了如下变化:O原子的2p轨道电子贡献减少,Ti原子的3d轨道的电子对Fermi能级贡献增大.光吸收计算图谱表明,TiO_2仅在紫外光区有较高的光吸收能力,而Ti_8O_(15)由于禁带宽度变窄引起光吸收范围红移到可见光区,从而在紫外光区和可见光区都有较高的光吸收能力,计算结果与实验得到的紫外-可见漫反射吸收光谱结果一致.