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.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
风秋杨完成签到,获得积分0
刚刚
小卡发布了新的文献求助10
刚刚
puzhongjiMiQ发布了新的文献求助10
1秒前
墨羽完成签到,获得积分10
1秒前
吾将上下而求索应助经年采纳,获得10
1秒前
2秒前
燕子坞完成签到,获得积分10
2秒前
Monicadd完成签到 ,获得积分10
3秒前
Jasper应助YanCuiShi采纳,获得10
3秒前
风秋杨发布了新的文献求助10
4秒前
小石头完成签到,获得积分10
5秒前
阿挺3344发布了新的文献求助50
6秒前
707完成签到 ,获得积分10
7秒前
隐形曼青应助医大好学生采纳,获得10
8秒前
皮崇知发布了新的文献求助10
8秒前
可爱的函函应助puzhongjiMiQ采纳,获得10
9秒前
Lucas应助puzhongjiMiQ采纳,获得10
9秒前
无花果应助puzhongjiMiQ采纳,获得10
9秒前
小白完成签到,获得积分10
9秒前
xqa完成签到,获得积分10
10秒前
shimmer发布了新的文献求助10
11秒前
圆锥香蕉应助边边边1111采纳,获得60
11秒前
Unicorn完成签到,获得积分10
11秒前
健康豆芽菜完成签到 ,获得积分10
12秒前
Lynn完成签到 ,获得积分10
12秒前
潇潇发布了新的文献求助20
13秒前
15秒前
yy完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
17秒前
点凌蝶发布了新的文献求助20
19秒前
英姑应助wjw123采纳,获得10
19秒前
糖豆发布了新的文献求助10
19秒前
执着的科研小白完成签到,获得积分20
20秒前
sjy发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
英姑应助向北游采纳,获得10
22秒前
lianliyou发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
lianliyou完成签到,获得积分10
26秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 2400
Ophthalmic Equipment Market by Devices(surgical: vitreorentinal,IOLs,OVDs,contact lens,RGP lens,backflush,diagnostic&monitoring:OCT,actorefractor,keratometer,tonometer,ophthalmoscpe,OVD), End User,Buying Criteria-Global Forecast to2029 2000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind 1000
Cognitive Neuroscience: The Biology of the Mind (Sixth Edition) 1000
Optimal Transport: A Comprehensive Introduction to Modeling, Analysis, Simulation, Applications 800
Official Methods of Analysis of AOAC INTERNATIONAL 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3959482
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3505709
关于积分的说明 11125517
捐赠科研通 3237592
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1789239
邀请新用户注册赠送积分活动 871614
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 802868