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二酸化チタンは

 イオン化合物としてはTi4+O2-として表現されると考えているかもしれない。さにあらず [1]。二酸化チタンは光触媒や太陽電池、電池電極に使われている。これらの応用では、二酸化チタンの化学の理解は主にTi4+O2-であると想定され、チタンはそれ以上酸化されないし、酸素はそれ以上還元されないとしてきた。ただしこれらの酸化状態を示す直接的な実験による証拠はない。実際コンピューターによる量子分析は、考えているほど単純ではないことを示していた。これに触発されて今回TiO2の電子構造が、複数の理論法を用いてTiO2分子さらには、好物かは知らないけど、鉱物であるルチルとアナターゼの研究も行われた。その結果Ti3+で、残りの価電子は、TiO結合距離の半分よりも短い半径内に局在化しており、sd状態からの寄与もありTi3+O1.5-で共有結合性もあるという結論に至った。これら結果は、TiO2のとりわけレドックスに関して考え直す必要があることを示している。アナターゼの担当はあなただ〜ぜ。

[1] Chemical & Engineering News, 2017 April 10, p. 6.

DOI: 10.1021/acs.jpclett.7b00313

17.5.9

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