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
logen完成签到,获得积分10
刚刚
好久不见完成签到 ,获得积分10
1秒前
完美世界应助坦率小白菜采纳,获得10
1秒前
夜夜发布了新的文献求助20
1秒前
2秒前
烟花应助liuzengzhang666采纳,获得10
2秒前
2秒前
伶俐的老四完成签到,获得积分10
2秒前
纯情的书蝶完成签到,获得积分10
2秒前
zzt完成签到,获得积分10
2秒前
深情安青应助陈让采纳,获得20
3秒前
dandan发布了新的文献求助10
4秒前
apple完成签到,获得积分10
4秒前
天雨流芳发布了新的文献求助10
6秒前
能力越小责任越小完成签到,获得积分10
6秒前
研友_V8Qmr8完成签到,获得积分10
7秒前
科研喵喵发布了新的文献求助10
8秒前
望星空完成签到,获得积分10
8秒前
苏筱完成签到,获得积分20
8秒前
我是老大应助33333采纳,获得10
8秒前
SCI55发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
576-576完成签到 ,获得积分10
11秒前
sahula完成签到,获得积分10
11秒前
科研通AI6.1应助Xiaoy采纳,获得10
12秒前
百宝完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
叫滚滚发布了新的文献求助10
14秒前
健壮雨兰完成签到,获得积分10
14秒前
夜夜完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
15秒前
黎黎原上草完成签到,获得积分10
16秒前
小马甲应助小宋采纳,获得10
17秒前
haozi完成签到,获得积分10
17秒前
开放爆米花完成签到,获得积分20
17秒前
18秒前
bkagyin应助跳跃的夜天采纳,获得10
18秒前
科研喵喵完成签到,获得积分10
19秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(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
Ägyptische Geschichte der 21.–30. Dynastie 2500
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
从k到英国情人 1500
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 5742790
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5410347
关于积分的说明 15345735
捐赠科研通 4883864
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2625403
邀请新用户注册赠送积分活动 1574207
关于科研通互助平台的介绍 1531165