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六方相材料体相及中性畴壁中的氧空位
摘要： 我们采用密度泛函计算研究了体相六方YMnO3中氧空位的容纳与迁移机制，以及中性铁电畴壁与氧空位间的相互作用。计算表明，体相YMnO3中的氧空位在Mn-O层比Y-O层更稳定。平面氧空位的迁移势垒高于钙钛矿体系中的氧空位，也高于先前报道的h-YMnO3中氧间隙原子的相应值。计算得到的极化强度随空位浓度线性降低，而面外晶格参数膨胀趋势与既往实验相符。与铁电钙钛矿不同，体相中的氧空位比畴壁处更稳定。氧空位倾向于远离中性畴壁的现象，可通过畴壁局部应变场导致的Y-O键长失配来解释。
关键词： 氧空位、铁电畴壁、六方相YMnO3、密度泛函计算、迁移势垒
更新于2025-09-11 14:15:04
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氧空位对TiO2紫外探测器响应特性的影响
摘要： 本文研究了靶材与衬底间溅射距离（DTS）对TiO?薄膜结构、形貌及光学性能的影响。X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表明晶粒尺寸与表面形貌强烈依赖于DTS。X射线光电子能谱（XPS）结果显示可清晰观察到C1s、Ti2p和O1s三个特征峰，其结合能分别为285、458和531 eV。各样品的光致发光（PL）光谱在约386、462、527和595 nm处出现四个峰，分别源于本征复合、F中心、F?中心及电子从3d Ti3?态向深能级OH?的跃迁。最后进一步分析了基于TiO?薄膜的紫外探测器光电响应特性，其中DTS为80 mm制备的TiO?紫外探测器表现出2.02×10?? A/W的高响应度和32.25的光敏度，且具有快速响应特性（上升时间τ?=0.98 s，下降时间τ_f=3.14 s）。
关键词： 紫外检测器、氧空位、二氧化钛薄膜、X射线光电子能谱
更新于2025-09-11 14:15:04
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Eu3+@CeO2纳米晶体的系统枚举及高效的化学传感应用
摘要： 当前研究展示了水热法制备高结晶度掺杂Eu3+的氧化铈（Eu@CeO2）纳米晶体的应用。通过研究掺杂比例和退火效应对晶体特性及颗粒形貌的影响，计算了粒径、光学性能和晶格参数随掺杂浓度变化的函数关系，并详细解释了差异成因。Eu3+离子在CeO2中的掺杂为优化纳米晶体的光致发光性能开辟了新途径。生成的氧空位（Vo··）能够影响固态氧化铈的特征特性。XPS研究结果阐明了Eu3+离子存在时CeO2纳米颗粒表面缺陷性质的改变。结果表明，Eu3+离子掺杂CeO2引发的缺陷诱导带隙修饰，可作为实际水样中有害金属离子的有效化学传感器。
关键词： 光致发光、晶格参数、晶体、掺杂氧化铈、氧空位、水热法
更新于2025-09-11 14:15:04
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氧空位诱导的Bi<sub>1-x</sub>Ca<sub>x</sub>FeO<sub>3-δ</sub>纳米颗粒陶瓷光电导增强：实验与理论结合研究
摘要： 基于实验与密度泛函研究，我们发现调控氧空位（OV）可大幅增强BiFeO3（BFO）材料的光电导率。通过在BFO结构中Bi3+位点掺杂异价阳离子Ca2+，可提高氧空位浓度。此外，减小颗粒尺寸能增加无序晶界处的氧空位浓度。对放电等离子烧结制备的Bi1-xCaxFeO3-δ陶瓷进行光电导测试显示，当x=0.1时光电导率提升四个数量级。变温Nyquist图表明阻抗随Ca2+浓度增加而明显降低，证实了氧空位的关键作用。经空气退火（AA）处理的纳米晶陶瓷光电导率显著下降2-4个数量级且阻抗大幅升高，说明晶界氧空位主要控制光电流。实际上，AA样品的激活能（0.5-1.4 eV）高于原始样品（AP，0.1-0.5 eV），因此1太阳光照下室温J-V特性显示AP样品的电流密度高出2-4个数量级。密度泛函计算揭示：体相氧空位产生的缺陷态近乎平坦、简并且离散，而表面氧空位产生的缺陷态非简并并与表面悬挂键相互作用形成离域态；高浓度空位会形成缺陷能带，使载流子实现连续跃迁从而显著提升光电导率。这些研究表明，通过调控微观结构特征及成分设计特性，对实现钙钛矿氧化物基太阳能电池的高短路电流至关重要。
关键词： 密度泛函理论，BiFeO3，放电等离子烧结，钙掺杂，氧空位，光电导率
更新于2025-09-11 14:15:04
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氧空位密度对金红石中极化子构型的影响
摘要： 采用DFT+U方法研究了金红石TiO2晶体中氧空位引入的极化子构型。研究发现当额外电子以极化子形式束缚在中心Ti原子时，TiO6结构单元会发生膨胀。通过人工调整氧空位结构的初始几何构型，经可变晶胞弛豫后获得了多种极化子构型。通过计算不同尺寸的超胞模型发现，最稳定构型会受到氧空位密度的影响。随着空位间相互作用增强，最稳定的极化子构型会从小极化子构型转变为混合构型。
关键词： DFT + U，金红石，电子结构，氧空位，极化子
更新于2025-09-10 09:29:36
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离子交换法制备的氮掺杂钛酸铌光催化响应增强
摘要： 我们在此报道了层状钛酸盐中氧被氮均匀且高效取代的研究成果。所得材料HTiNbO5-xNx（350°C，30分钟）展现出卓越的带间激发特性与强度（由氧空位诱导）。光电子能谱证实氮2p态导致价带顶上移，该现象被判定为可见光带间激发的根源。HTiNbO5-xNx（350°C，30分钟）导带在可见光激发下产生的电子具有强还原能力，在光催化过程中可将O2还原为活性O2?-自由基。这些发现确凿证明了掺杂氮在实现层状钛酸盐带间可见光子激发中的关键作用。本研究获得的关于氢键（弱键能）层状钛酸盐中取代氮的新物理认知，对通过非金属掺杂开发其他高效可见光光催化剂具有重要启示意义。
关键词： 氧空位、带间激发、活性O2?-自由基、取代氮
更新于2025-09-10 09:29:36
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关于氧空位促进CO分子在单金支撑二氧化钛上吸附的DFT计算
摘要： 采用密度泛函理论(DFT)方法计算了单金原子负载锐钛矿TiO2(001)表面的性质与行为。系统测定了表面含氧空位（包括表面氧空位和次表面氧空位）的锐钛矿TiO2(001)表面吸附单个金原子的结构与能量。研究发现：与表面二配位氧空位和次表面三配位氧空位相比，邻近单金原子的表面三配位氧空位能使负载金原子的锐钛矿TiO2(001)表面更稳定。随后比较表明，CO分子在具有表面三配位氧空位的单金负载TiO2(001)表面吸附最强，这是由于表面三配位氧空位导致单金原子带更多负电荷，从而对CO吸附表现出显著活性。
关键词： 表面，锐钛矿型TiO2，吸附，氧空位，金（Au），一氧化碳分子（CO）
更新于2025-09-10 09:29:36
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可见光驱动的CeO2/黑磷异质结构具有增强的光催化性能
摘要： 通过两步组装法合成了CeO?/黑磷（BP）异质结构纳米复合材料。采用X射线衍射、透射电子显微镜、紫外-可见漫反射光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱对制备的复合材料结构和光学性能进行了表征。以CeO?/BP纳米复合材料为催化剂，对模拟废水中双酚A（BPA）进行光催化降解。结果表明，180分钟内BPA降解率达到82.3%，由于CeO?产生的氧空位介导形成间接Z型异质结构，其性能较纯CeO?和BP显著提升。该独特异质结构促进了电荷转移并保持了高氧化还原电位，从而提高了光催化降解性能。
关键词： 光催化降解、异质结构、双酚A、氧空位、CeO2/黑磷
更新于2025-09-10 09:29:36
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氧空位在Co/Ni掺杂CeO2中的作用：一项对比研究
摘要： 单相Co/Ni掺杂CeO?纳米颗粒揭示了氧空位对材料电子特性的重要性。系统研究了Co/Ni掺杂对CeO?结构、光学及光致发光性能的影响。由于Co/Ni进入CeO?晶格导致晶格收缩，从而应变增大。光学吸收分析表明掺杂后带隙发生红移。光致发光研究显示缺陷浓度增加引发PL发射猝灭。拉曼光谱中约460 cm?1的振动模式表明Co/Ni已进入CeO?晶格，而掺杂后约540-640 cm?1出现的宽峰则反映了与氧空位增加相关的缺陷。X射线吸收(XAS)研究表明，Co/Ni掺杂维持了局部结构，同时Ce??→Ce3?浓度升高以保持晶格电荷中性。
关键词： 氧空位、应变、带隙、乌尔巴赫能量、二氧化铈
更新于2025-09-10 09:29:36
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可控合成反蛋白石TiO2-x光子晶体及其光电性能
摘要： 本研究通过两步煅烧法成功合成了反蛋白石结构TiO2-x光子晶体（IO-TiO2-x）。整个合成过程安全可行，且IO-TiO2-x的还原程度与结构可精确调控。研究制备并表征了一系列不同还原程度的IO-TiO2-x样品，透射电镜图像显示所得样品具有三维有序大孔反蛋白石结构，拉曼光谱与X射线光电子能谱结果证实了还原钛原子/氧空位的存在。所有IO-TiO2-x样品均展现出优于普通TiO2的光电性能，表明其在光电领域具有重要应用潜力。光电性能的提升归因于适度还原的钛原子/氧空位所诱导的高效电子-空穴分离效率，同时三维有序大孔反蛋白石结构与带隙调控共同作用"捕获"更多太阳能。这种新方法被证明是合成高性能TiO2材料的有意义途径。
关键词： 还原、氧空位、TiO2-x、反蛋白石结构
更新于2025-09-10 09:29:36