P. Niu, T. T. Wu, L. Wen, J. Tan, Y. Q. Yang, S. J. Zheng, Y. Liang, F. Li, J. T. S. Irvine, G. Liu, X. L. Ma, H.-M. Cheng, Adv. Mater. 2018, 30, 1705999.
中国科学院金属研究所Huiming Cheng等人在AM上报道了在惰性气氛下，通过热诱导拓扑转变，直接从草酸钛（IV）制备出多晶十面体板状的置换碳掺杂锐钛矿二氧化钛的方法。由于引入了碳浓度梯度，掺碳二氧化钛（TiO2-xCx）显示出比纯二氧化钛更高的可见光吸收率和两个数量级的导电率。因此，它可用作光催化剂和锂储存的活性材料，在可见光下产生羟基自由基的活性更强，在高充放电速率下的电容量也大大提高。所开发的策略也可用于其他金属氧化物的原子尺度改性。
图1. 从草酸钛（IV）到锐钛型二氧化钛的拓扑转变示意图。
中图）[Ti2O3(H2O)2](C2O4)-H2O、（左图）锐钛型二氧化钛和（右图）碳改性锐钛型二氧化钛-xCx 的单元格原子结构模型。锐钛矿型 TiO2 和 TiO2-xCx 分别是由 [Ti2O3(H2O)2](C2O4)-H2O 在空气和氩气中脱水拓扑形成的。
图2. 草酸钛和锐钛型二氧化钛晶体的形态。a,b) [Ti2O3(H2O)2](C2O4)-H2O、c,d) 碳改性锐钛型 TiO2-xCx 和 e) 锐钛型 TiO2 样品的扫描电镜图像，这些样品分别是在氩气和空气气氛中于 550 ℃ 脱水从 [Ti2O3(H2O)2](C2O4)-H2O 原料中提取的。所有样品都呈现出均匀的十面体形状。
图3. 碳改性锐钛矿二氧化钛十面体的微观结构特征。
图4. UV-DRS、XPS、PL and CV
图5. 光催化活性和锂离子存储能力
