High Substitution Rate in TiO2 Anatase Nanoparticles with Cationic Vacancies for Fast Lithium Storage

锐钛矿 阳离子聚合 空位缺陷 材料科学 掺杂剂 无机化学 锂(药物) 氟化物 离子 兴奋剂 结晶学 化学 催化作用 有机化学 高分子化学 内分泌学 医学 光催化 光电子学
作者
Wei Li,Dario Corradini,Monique Body,Christophe Legein,Mathieu Salanne,Jiwei Ma,Karena W. Chapman,Peter J. Chupas,Anne‐Laure Rollet,C. Julien,Karim Zhagib,Mathieu Duttine,Alain Demourgues,Henri Groult,Damien Dambournet
出处
期刊:Chemistry of Materials [American Chemical Society]
卷期号:27 (14): 5014-5019 被引量:73
标识
DOI:10.1021/acs.chemmater.5b01407
摘要

Doping is generally used to tune and enhance the properties of metal oxides. However, their chemical composition cannot be readily modified beyond low dopant amounts without disrupting the crystalline atomic structure. In the case of anatase TiO2, we introduce a new solution-based chemical route allowing the composition to be significantly modified, substituting the divalent O2– anions by monovalent F– and OH– anions resulting in the formation of cationic Ti4+ vacancies (□) whose concentration can be controlled by the reaction temperature. The resulting polyanionic anatase has the general composition Ti1–x–y□x+yO2–4(x+y)F4x(OH)4y, reaching vacancy concentrations of up to 22%, i.e., Ti0.78□0.22O1.12F0.4(OH)0.48. Solid-state 19F NMR spectroscopy reveals that fluoride ions can accommodate up to three different environments, depending on Ti and vacancies (i.e. Ti3-F, Ti2□1-F, and Ti1□2-F), with a preferential location close to vacancies. DFT calculations further confirm the fluoride/vacancy ordering. When its characteristics were evaluated as an electrode for reversible Li-ion storage, the material shows a modified lithium reaction mechanism, which has been rationalized by the occurrence of cationic vacancies acting as additional lithium hosting sites within the anatase framework. Finally, the material shows a fast discharging/charging behavior, compared to TiO2, highlighting the benefits of the structural modifications and paving the way for the design of advanced electrode materials, based on a defect mediated mechanism.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Yapi发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
旦皋发布了新的文献求助10
3秒前
5秒前
Mic应助ZIYE采纳,获得10
5秒前
5秒前
6秒前
severn发布了新的文献求助10
7秒前
希望天下0贩的0应助XHW采纳,获得10
8秒前
gdd发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
10秒前
sherry发布了新的文献求助30
11秒前
11秒前
潇潇雨歇发布了新的文献求助10
12秒前
追光少年发布了新的文献求助10
12秒前
cc完成签到,获得积分10
13秒前
欧阳铭发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
FF发布了新的文献求助10
16秒前
赢赢完成签到 ,获得积分10
18秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
19秒前
缓慢氧化完成签到,获得积分10
19秒前
Yapi完成签到,获得积分10
20秒前
852应助1U采纳,获得20
20秒前
21秒前
21秒前
21秒前
慕青应助欧阳铭采纳,获得10
22秒前
潇潇雨歇发布了新的文献求助10
23秒前
25秒前
孤梦落雨发布了新的文献求助10
26秒前
杨sir完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
柯柯发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
27秒前
27秒前
27秒前
研友_VZG7GZ应助谨慎的寒松采纳,获得10
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
从k到英国情人 1500
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 1100
„Semitische Wissenschaften“? 1100
Real World Research, 5th Edition 800
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5736480
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5366181
关于积分的说明 15333226
捐赠科研通 4880292
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2622803
邀请新用户注册赠送积分活动 1571698
关于科研通互助平台的介绍 1528511