锐钛矿二氧化钛(101)晶面的晶格间距
晶面间距计算公式
晶面间距计算公式
晶面间距（d-spacing）是指晶体中相邻晶面之间的距离。
晶体中，晶面间距是由晶胞参数和晶面的Miller指数决定的。
晶胞参数是晶体结构的基本参数，定义了晶胞的大小和形状。
Miller指数是用来标记晶体晶面的方法，用整数表示每个晶面与晶体轴的相对位置关系。
晶面间距计算公式可以根据晶胞参数和Miller指数推导出来。
对于立方晶体，晶胞参数只有一个a，晶面的Miller指数用（hkl）表示，晶面间距的计算公式如下：
d=a/√(h^2+k^2+l^2)
其中d是晶面间距，a是晶胞参数，h、k、l是晶面的Miller指数。
对于正交晶体，晶胞参数有a、b、c三个，晶面的Miller指数用（hkl）表示，晶面间距的计算公式如下：
d=1/√[(h^2/a^2)+(k^2/b^2)+(l^2/c^2)]
其中d是晶面间距，a、b、c是晶胞参数，h、k、l是晶面的Miller 指数。
对于其他晶体系统，晶胞参数和晶面间距的计算公式会有所不同。
例如，对于单轴晶体，晶胞参数有a和c，晶面的Miller指数用（hkil）表示，晶面间距的计算公式如下：
d=a/√(h^2+k^2+i^2+l^2)
其中d是晶面间距，a、c是晶胞参数，h、k、i、l是晶面的Miller 指数。
晶面间距的计算公式是通过晶胞参数和晶面的Miller指数进行推导得到的，可以根据晶体的具体结构和晶面的特征来计算。
通过晶面间距的计算，可以了解晶体中不同晶面之间的距离关系，有助于对晶体结构和性质进行研究和分析。
锐钛矿二氧化钛中001晶面和101晶面不同光催化作用的研究
圆蚴
密级：
中国科学院大学
Ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｗｈｅｔｈｅｒ ｔｈｉｓ ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ ｉｓ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｔｏ ｎａｎｏ－ｓｉｚｅｄ ａｎａｔａｓｅ ｏｒ ｎｏｔ，ｗｅ
ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｍｉｃｒｏｎ ｓｉｚｅｄ ａｎａｔａｓｅ ｗｉｔｈ ａ ｈｉｇｈ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ｛００ １）ｓｕｒｆａｃｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ，ａｎｄ
同丞 作者签名：
日期：弘７舜ｒ月≯７日
摘要
摘要
近年来，国内外许多地区出现了水污染问题。传统的水处理技术存在着很多不足， 光催化技术作为一种新型的净水技术得到了人们的广泛关注。在众多的光催化材料 中，二氧化钛由于其稳定性好、光催化能力强、成本低、无二次污染等优点在光催化 领域得到了人们深入的研究，被认为是最有应用前景的光催化材料。随着含有高比例 高表面能的｛００１）晶面锐钛矿的成功合成，具有高能面的二氧化钛研究近几年取得了 显著的进展。一般认为，｛００１）晶面具有比较高的表面能，因此其光催化活性比锐钛 矿的其他晶面要高。但是，也有一些研究表明，并不是随着｛００１）晶面比例的升高， 二氧化钛的光催化性能越好。因此，锐钛矿中不同的晶面的光催化活性还需要深入的 研究。
ｓｕｒｆａｃｅ ｉｎ ａｎａｔａｓｅ．
ＩＩＩ
锐钛矿二氧化钛中｛００１）晶面和｛１０１）晶面不同作用的研究
Ａｆｔｅｒ ｓｉｌｖｅｒ ｗａｓ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｆｒｏｍ ａ ｄｉｌｕｔｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｖｅｒ ｎｉｔｒａｔｅ，ｎｅａｒｌｙ ａｌｌ ｏｆ ｓｉｌｖｅｒ
低共熔溶剂下TiO2光催化剂的制备及其光催化性能
低共熔溶剂下TiO2光催化剂的制备及其光催化性能摘要：采用价格低廉、可生物降解、易于合成的低共熔溶剂（氯化胆碱与尿素以摩尔比为1.2:2.5混合）作为模板剂，通过溶胶凝胶法合成锐钛矿介孔二氧化钛，通过XRD, N2吸脱附测试，TEM对制备的样品进行表征，并进一步考察了模板剂浓度，老化液浓度，老化时间对制备的二氧化钛样品光催化降解活性艳蓝性能的研究。
结果表明，DES模板剂添加量为2.2ml、老化时间为40h、老化温度为60℃时样品呈现明显的锐钛矿晶型，且光催化效果最好。
关键词：溶胶凝胶；低共熔溶剂；二氧化钛；模板剂；光催化环境保护问题引起广泛的关注,在许多情况下，染料分子是不能够被生物降解的，所由于该污染物难以用生物方法去除[1-3]。
光催化方法降解有机污染物，是利用光反应过程中形成的羟基自由基将有机污染物氧化为二氧化碳和水，此外还具有能量消耗少，反应条件相对温和，在紫外光或者直接暴露在太阳光下即可发生光催化反应；无二次污染，有机物质能够全部被降解为二氧化碳和水等无机小分子，对有机物质的降解和矿化彻底；反应速度快，降解和吸附同步进行，降解迅速，使用面积广，没有选择性，几乎能够降解所有的有机物质的优点，进而被广泛应用到诸多领域[4-7]。
1实验1.1主要试剂钛酸四正丁酯，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；冰醋酸，分析纯，天津市瑞金特化学品有限公司；尿素，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；氯化胆碱，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；去离子水自制。
1.2 TiO2光催化剂的制备1.2.1DES的制备氯化胆碱,尿素以摩尔比1.2:2.5混合，30 ºC下搅拌1.5 h，使其完全溶解并混合均匀，备用。
1.2.2TiO2样品的制备1）配制二氧化钛溶胶：A液：无水乙醇21.8 ml，钛酸四正丁酯12 ml，混合搅拌20 min;B液: 无水乙醇21.8 ml，冰醋酸3.6 ml，去离子水3.85 ml，1.0—2.6ml 低共熔溶剂（模板剂）, B液边搅拌边滴加入A液中，随后搅拌45 min便形成二氧化钛溶胶。
锐钛矿二氧化钛的性质
自1970年以来，密度泛函理论在固体物理学的计算中得到广泛的应用。在多数情况下，与其他解决量子力学多体问题的方法相比，采用局域密度近似的密度泛函理论给出了非常令人满意的结果，同时固态计算相比实验的费用要少。尽管如此，人们普遍认为量子化学计算不能给出足够精确的结果，直到二十世纪九十年代，理论中所采用的近似被重新提炼成更好的交换相关作用模型。密度泛函理论是目前多种领域中电子结构计算的领先方法。
虽然80年代开始对于TiO2的研究在增加，但是对于TiO2光催化性质以及TiO2电子结构的研究还是比较少的。由于TiO2在对太阳能的转换中仅能转换约10%的太阳能，因此要在工业中得以应用还不太现实[14]。同时对于TiO2可降解水中有机污染物的发现使得研究的兴趣集中于TiO2对有机物催化动力学研究上。由于TiO2表面的复杂性，使得在当时条件下对其进行计算比较困难。
TiO2在光催化方面的优秀性能吸引了国内外众多科学家对其进行研究。在七十年代末八十年代初，各个国家的科技工作者就采用了各种先进的技术对TiO2极其表面进行研究，力求揭示TiO2光催化性能产生的机理。在实验上采用了紫外光子电子能谱（UPS）、电子能量损失谱（ELS）、低能电子衍射（LEED）等实验表征手段研究了TiO2表面后、真空脆裂后以及氩；离子轰击后的表面性质进行探究。研究结果表明由于表面制备工艺不同，价带谱图形状也不同，不过由一个共同的结论：对于无缺陷表面，在价带边的能级不存在占据的表面态。而只有在缺陷表面才能在导带下0.6到1.0eV处找到表面态，这些都是由于表面氧缺陷的产生。
Ti2p轨道和O1s轨道的XPS...
0000Ti 2p轨道和O 1s轨道的XPS谱图用于表征TiO2主体及掺杂的Fe原子与主体TiO2间的化学相互作用，具体数据见表2-5。
其中，由Ti 2p轨道（图3-9B）的XPS谱图可以看到，{001}-0.1%Fe-AHSs和{001}-AHSs于结合能458.9 eV和464.6 eV处出现了Ti 2p3/2和Ti 2p1/2轨道的特征峰，证明Ti4+存在。
O 1s轨道（图2-10C）的XPS谱图在结合能529.5 eV处出现了带有一个肩峰的强峰，归属于O-Ti晶格O2-和羟基氧[94]。
然而，纯{001}-AHSs和{001}-0.1%Fe-AHSs的XPS 谱图相比，{001}-0.2%Fe-AHSs的Ti 2p和O 1s轨道分别向低结合能偏移了0.27 eV和0.11 eV，这种偏移归因于表面富集Fe元素对相邻Ti，O原子周围的电荷密度的影响[94]。
000表2-5 {001}-0.1%Fe-AHSs, {001}-0.2%Fe-AHSs和{001}-AHSs催化剂的XPS数据000Table 2-5 XPS Data of {001}-0.1%Fe-AHSs, {001}-0.2%Fe-AHSs and {001}-AHSs000催化剂Ti 2p / eV O 1s / eV 2p1/22p3/2Ti-O{001}-0.1%Fe-AHSs 464.64 458.90 529.50 {001}-0.2%Fe-AHSs 464.37 458.63 529.39 {001}-AHSs 464.64 458.90 529.53通过计算TiO2（200）晶面得到的D200近似为晶体的粒径大小。
由表2-2可以看到，相比于未掺杂Fe元素的催化剂{001}-AHSs的粒径尺寸D200为16.5 nm，经过微量Fe元素的掺杂后，催化剂{001}-0.1%Fe-AHSs和{001}-0.2%Fe-AHSs 的D200均明显减小，分别为10.9 nm和13.9 nm。
晶面间距计算公式
晶面间距计算公式
晶面间距计算公式
晶面间距是指两个晶面之间的距离，被用来衡量晶体结构的微观特征。
直观上，晶面间距可以被认为是晶体的精细程度，它可以表示晶体的结构紧密程度。
晶面间距的大小可以通过特定的计算公式来测量。
晶面间距的计算公式是：d= 2 * a * sin (θ/2) ，其中d为晶面间距，a为晶胞常数，θ为晶面间角度。
晶胞常数是指构成晶体的点阵中每个点之间的距离，这个距离可以通过X射线衍射法或其他方法测量得出。
晶面间角度可以通过晶体的结构计算出来，一般来说，晶体的晶面间角度是比较固定的，不会受到外界环境的影响。
晶面间距的大小可以直接影响到晶体的性质，晶体的结构越紧密，晶面间距越小，晶体的性质也越好。
比如，晶体的电子跃迁速率可以由晶面间距来决定，结构紧密的晶体具有更高的电子跃迁速率，可以用于制作高性能的半导体器件。
因此，晶面间距的计算公式可以用来测量晶体结构的微观特征，从而揭示晶体的性质，并且可以为晶体的应用提供重要参考。
锐钛矿型TiO_(2)(101)面与Ag相互作用的第一性原理研究
Ti
6 2.25 6.28 2.20 10.73 1.27
Ag
1 0.74 0.10 9.95 10.80 0.20
表 4 键桥 Ti 上各原子轨道上的电子占据数
Tab.4 Electron occupancy of atomic orbitals on Ti-bridge
Species Ion s
O
6 1.85 4.82 0.00 6.68 -0.68
O
7 1.87 4.84 0.00 6.71 -0.71
O
8 1.85 4.82 0.00 6.67 -0.67
O
9 1.85 4.82 0.00 6.67 -0.67
O
10 1.85 4.82 0.00 6.67 -0.67
O
11 1.85 4.81 0.00 6.67 -0.67
First-principle study of the interaction between anatase TiO2(101) surface and Ag
SHEN Yue1, HU Jie-qiong1, PU Zhi-hui1, XU Yan-ting1, PAN Yong2, WEN Ming1 *
表 1 Ag 在锐钛矿 TiO2(101)不同键桥方式的吸附能
Tab.1 Adsorption energies of Ag in anatase TiO2(101) in
different bond bridge modes
Species
Energy/eV
O-bridge
-1.375
Ti-bridge
2021 年 2 月 第 42 卷第 1 期
贵金属 Precious Metals
溶剂热法合成锐钛矿型二氧化钛纳米晶的形状演化规律
溶剂热法合成锐钛矿型二氧化钛纳米晶的形状演化规律徐正侠;杨继涛;刘康;郭小强【摘要】Anatase titania nanocrystals with different shapes were successful y prepared by a solvothermal method, using titanium butoxide as a precursor, ethanol as a solvent, and lauric acid and dodecyl amine as stabilizing agents. The structure, size, morphology, and shape of the nanocrystals were characterized by transmission electron microscopy (TEM), selected area electron diffraction (SAED), X-ray diffraction (XRD), Fourier transmission infrared (FTIR) spectroscopy, and thermogravimetric-differential thermal analysis (TG-DTA). We discuss how the ratio of lauric acid to dodecyl amine can influence the shape of nanocrystals. XRD results indicate that the phase of titania nanocrystals synthesized under different conditions is pure anatase. The shapes of titania nanocrystals gradual y evolve from spheres to rods with increasing dodecyl amine content (at constant total molar content of lauric acid and dodecyl amine). The crystal inity of anatase titania nanocrystals prepared at a molar ratio of 1:1 (lauric acid to dodecyl amine) was better than that of nanocrystals prepared at other molar ratios. The stabilizing agents and nanocrystal core were combined by a bridging coordination ligand, and the content of stabilizing agents in samples was about 5%.%以钛酸四丁酯为前驱体，乙醇为溶剂，月桂酸和十二胺为共同稳定剂，采用溶剂热法制备了不同形状的锐钛矿型二氧化钛纳米晶。
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锐钛矿是一种重要的材料，其特定晶面（101）具有特殊的晶格间距。
本文将对锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距进行探讨。
一、锐钛矿二氧化钛的晶格结构
锐钛矿是一种重要的金属氧化物，其化学式为TiO2。
锐钛矿二氧化钛结构具有四方晶系结构，其中（101）晶面是其最为重要的晶面之一。
二、晶格间距的定义
晶格间距是指晶体结构中相邻晶面之间的距离。
在锐钛矿二氧化钛中，（101）晶面的晶格间距对于其特殊的物理性质起着关键作用。
三、晶格间距的计算
根据晶体学的原理，可以利用晶面指数和晶格常数来计算晶格间距。
对于（101）晶面，其晶面指数为（101），则晶格间距d的计算公式为：
\[ d=\frac{a}{\sqrt{h^{2}+k^{2}+l^{2}}} \]
其中，a为晶格常数，h、k、l分别为晶面指数的三个指数。
四、锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距
通过实验测定和理论计算，得出锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距为X单位。
这一数值是通过多种表征手段得出的，在材料科学和纳
米技术领域具有重要的应用价值。
五、晶格间距对性能的影响
锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距对于其光催化、光电子等性能具有重要的影响。
晶格间距的变化会直接影响材料的电子结构和晶格
稳定性，进而影响其物理化学性质。
六、晶格间距调控的意义与挑战
通过调控锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距，可以实现材料性能的精细调控，为其在环境保护、能源转换等领域的应用提供更广阔的
空间。
然而，要实现对晶格间距的精确调控，需要克服诸多技术难题，包括材料生长、表征手段等方面的挑战。
七、未来展望
随着材料科学和纳米技术的不断发展，锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距研究将在材料设计和应用方面发挥越来越重要的作用。
未来，随着更多新技术的引入和跨学科的合作，相信对晶格间距的深入研究
将会取得更多突破，推动材料科学领域的发展。
锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距是材料科学和纳米技术领域的重要研究课题，其对材料性能的影响具有重要意义。
希望通过对其晶
格间距的深入研究，可以为材料的设计与应用提供更多的可能性。
在
过去的几年里，对锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距进行了大量的研究。
通过实验测定和理论计算，科学家们不断探索着晶格间距与
材料性能之间的关系，以及如何通过调控晶格间距来实现材料性能的
精细调控。
在此基础上，科研人员们也面临着一些挑战和难题，在未
来的发展中需要解决。
一、晶格间距对性能的影响
1. 光催化性能
锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距对其光催化性能有着重要的影响。
晶格间距的变化可以调控光生电子与空穴的分离效率，进而影响
光催化反应的效率和活性。
研究表明，合适的晶格间距有助于提高光
催化活性，而过大或过小的晶格间距则会带来性能的下降。
2. 光电子性能
另外，锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距也对其光电子性能产生影响。
通过调控晶格间距可以调整其能带结构，影响其光电导率、载
流子迁移率等性能指标。
晶格间距的调控对于锐钛矿二氧化钛在光电
子器件、光伏等方面的应用具有重要意义。
二、晶格间距调控的挑战
要实现对锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距进行精确的调控，科学家们面临着不少挑战。
1. 材料制备技术
目前，常用的锐钛矿二氧化钛晶体制备方法包括溶胶-凝胶法、水热法、
气相沉积法等，但这些方法在调控晶格间距方面存在一定的局限性。
为了实现对晶格间距的精确控制，需要开发出更加精密的合成方法，并深入理解各种工艺条件对晶格结构的影响。
2. 表征手段
当前用于锐钛矿二氧化钛晶体结构表征的手段主要包括X射线衍射、电子衍射、透射电子显微镜等，这些表征手段在研究晶格间距时所面临的分辨率、灵敏度等方面还需要进一步提升，以实现对晶格间距更加精准的测定和表征。
3. 理论模拟
理论模拟在探究晶格间距与材料性能之间的关系方面起着重要作用。
但是，目前对于锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距的理论模拟仍存在一定的局限性，需要进一步深入研究，提高理论模拟的准确性和可靠性。
三、晶格间距的调控技术与应用前景
尽管面临着种种挑战，但科学家们对于锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距调控技术持续进行着探索，也已经取得了一些进展。
1. 控制生长条件
在材料生长方面，通过调控生长条件，如温度、压力、溶液浓度等，可以实现对晶格间距的一定程度调控。
优化生长工艺是实现对晶格间
距精确调控的一个重要途径。
2. 控制添加杂质
另外，可以通过掺杂等方法来调控晶格间距。
一些研究表明，通过掺
杂一定的离子，可以改变晶格结构，从而影响晶格间距。
3. 纳米技术应用
利用纳米技术制备的纳米材料，由于体积较小、表面效应较强等特点，其晶格间距可能会有所改变。
纳米技术在锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距调控中具有潜在的应用前景。
综合来看，锐钛矿二氧化钛（101）晶面的晶格间距研究具有很高的科学价值和潜在的应用前景。
未来，随着材料科学、纳米技术等领域的
不断发展，相信对于晶格间距调控技术的研究将会取得更多突破，推
动锐钛矿二氧化钛在光催化、光电子等领域的应用发展。
一些交叉学
科的合作也将为晶格间距与材料性能之间的关系提供更多新的视角和
研究思路，为材料科学领域的发展带来更多的创新与可能性。