Titanium-defected undoped anatase TiO2 with p-type conductivity, room-temperature ferromagnetism, and remarkable photocatalytic performance

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 8, 2015, Pages 2975-2983

  Wang, Songbo ^a,b   Pan, Lun ^a,b   Song, Jia Jia ^a,b   Mi, Wenbo ^a   Zou, Ji Jun ^a,b   Wang, Li ^a,b   Zhang, Xiangwen ^a,b  

^a TIANJIN UNIVERSITY   (China)

^b Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIODEGRADATION; FERROMAGNETISM; METALS; NANOCRYSTALS; OXYGEN; OXYGEN VACANCIES; SEMICONDUCTING FILMS; TITANIUM DIOXIDE;

MULTI-FUNCTIONAL MATERIALS; OXYGEN INTERSTITIALS; PHOTOCATALYTIC PERFORMANCE; PHYSIO-CHEMICAL PROPERTIES; ROOM TEMPERATURE FERROMAGNETISM; SEMICONDUCTOR/ELECTROLYTE INTERFACES; SOLVOTHERMAL TREATMENT; TETRA-BUTYL TITANATE;

TITANIUM OXIDES;

ALCOHOL; GLYCEROL; HYDROGEN; NANOCRYSTAL; OXYGEN; TITANIUM DIOXIDE;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; DEGRADATION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTRON SPIN RESONANCE; MAGNETISM; PHOTOCATALYSIS; PHYSICAL CHEMISTRY; ROOM TEMPERATURE; SEMICONDUCTOR; STOICHIOMETRY; SURFACE CHARGE;

EID: 84924311193     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja512047k     Document Type: Article

References (74)

1. Gray, T. J.; McCain, C. C.; Masse, N. G. J. Phys. Chem. 1959, 63, 472-475
2. Henrich, V. E.; Dresselhaus, G.; Zeiger, H. J. Phys. Rev. Lett. 1976, 36, 1335-1339
3. Brown, G. E. Jr; Henrich, V. E.; Casey, W. H.; Clark, D. L.; Eggleston, C.; Felmy, A.; Goodman, D. W.; Grätzel, M.; Maciel, G.; McCarthy, M. I.; Nealson, K. H.; Sverjensky, D. A.; Toney, M. F.; Zachara, J. M. Chem. Rev. 1999, 99, 77-174
4. Bally, A. R.; Korobeinikova, E. N.; Schmid, P. E.; Levy, F.; Bussy, F. J. Phys. D: Appl. Phys. 1998, 31, 1149-1154
5. Nowotny, M. K.; Sheppard, L. R.; Bak, T.; Nowotny, J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 5275-5300
6. Morgan, B. J.; Watson, G. W. Phys. Rev. B 2009, 80, 233102
7. Nowotny, J.; Bak, T.; Nowotny, M. K.; Sheppard, L. R. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 18492-18495
8. Na-Phattalung, S.; Smith, M. F.; Kim, K.; Du, M.-H.; Wei, S.-H.; Zhang, S. B.; Limpijumnong, S. Phys. Rev. B 2006, 73, 125205
9. Hong, N. H.; Sakai, J.; Poirot, N.; Brize, V. Phys. Rev. B 2006, 73, 132404
10. Wang, W.; Ni, Y.; Lu, C.; Xu, Z. RSC Adv. 2012, 2, 8286-8288
11. Lira, E.; Wendt, S.; Huo, P.; Hansen, J. O.; Streber, R.; Porsgaard, S.; Wei, Y.; Bechstein, R.; Laegsgaard, E.; Besenbacher, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6529-6532
12. Coey, J. M. D.; Venkatesan, M.; Fitzgerald, C. B. Nat. Mater. 2005, 4, 173-179
13. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37-38
14. Zuo, F.; Bozhilov, K.; Dillon, R. J.; Wang, L.; Smith, P.; Zhao, X.; Bardeen, C.; Feng, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 6223-6226
15. Pan, L.; Zou, J.-J.; Zhang, X.; Wang, L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10000-10002
16. Kong, M.; Li, Y.; Chen, X.; Tian, T.; Fang, P.; Zheng, F.; Zhao, X. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16414-16417
17. Zhou, W.; Sun, F.; Pan, K.; Tian, G.; Jiang, B.; Ren, Z.; Tian, C.; Fu, H. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1922-1930
18. Li, Y.; Kunitake, T.; Fujikawa, S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 13000-13004
19. Wu, M.; Jin, J.; Liu, J.; Deng, Z.; Li, Y.; Depairs, O.; Su, B.-L. J. Mater. Chem. A 2013, 1, 15491-15500
20. Yang, H. G.; Sun, C. H.; Qiao, S. Z.; Zou, J.; Liu, G.; Smith, S. C.; Cheng, H. M.; Lu, G. Q. Nature 2008, 453, 638-641
21. Liu, S.; Yu, J.; Jaroniec, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11914-11916
22. Ren, L.; Li, Y.; Hou, J.; Zhao, X.; Pan, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 1608-1615
23. Xiang, Q.; Lv, K.; Yu, J. Appl. Catal., B 2010, 96, 557-564
24. Liu, G.; Yang, H. G.; Pan, J.; Yang, Y. Q.; Lu, G. Q.; Cheng, H.-M. Chem. Rev. 2014, 114, 9559-9612
25. Cao, J.; Zhang, Y.; Liu, L.; Ye, J. Chem. Commun. 2013, 49, 3440-3442
26. Ruiz, A.; Cornet, A.; Sakai, G.; Shimanoe, K.; Morante, J. R.; Yamazoe, N. Chem. Lett. 2002, 31, 892-893
27. Nowotny, M. K.; Bak, T.; Nowotny, J.; Sorrell, C. C. Phys. Stat. Solidi B 2005, 242, R88-R90
28. Li, X.; Wu, S.; Hu, P.; Xing, X.; Liu, Y.; Yu, Y.; Yang, M.; Lu, J.; Li, S.; Liu, W. J. Appl. Phys. 2009, 106, 043913
29. Bak, T.; Nowotny, M. K.; Sheppard, L. R.; Nowotny, J. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 13248-13257
30. Nowotny, M. K.; Bogdanoff, P.; Dittrich, T.; Fiechter, S.; Fujishima, A.; Tributsch, H. Mater. Lett. 2010, 64, 928-930
31. Bhowmik, B.; Dutta, K.; Hazra, A.; Bhattacharyya, P. Solid-State Electron. 2014, 99, 84-92
32. Hazra, A.; Das, S.; Kanungo, J.; Sarkar, C. K.; Basu, S. Sens. Actuators, B 2013, 183, 87-95
33. Hazra, A.; Das, S.; Kanungo, J.; Bontempi, E.; Sarkar, C. K.; Bhattacharyya, P.; Basu, S. J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2013, 24, 1658-1663
34. Lu, A.-H.; Salabas, E. L.; Schüth, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 1222-1244
35. Chambers, S. A. Surf. Sci. Rep. 2006, 61, 345-381
36. Matsumoto, Y.; Murakami, M.; Shono, T.; Hasegawa, T.; Fukumura, T.; Kawasaki, M.; Ahmet, P.; Chikyow, T.; Koshihara, S.; Koinuma, H. Science 2001, 291, 854-856
37. Sharma, P.; Gupta, A.; Rao, K. V.; Owens, F. J.; Sharma, R.; Ahuja, R.; Guillen, J. M. O.; Johansson, B.; Gehring, G. A. Nat. Mater. 2003, 2, 673-677
38. Janotti, A.; Van de Walle, C. G. Phys. Rev. B 2007, 76, 165202
39. Pan, L.; Wang, S.; Mi, W.; Song, J.; Zou, J.-J.; Wang, L.; Zhang, X. Nano Energy 2014, 9, 71-79
40. Kohn, W.; Sham, L. J. Phys. Rev. 1965, 140, A1133-A1138
41. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953-17979
42. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169-11186
43. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
44. Dudarev, S. L.; Botton, G. A.; Savrasov, S. Y.; Humphreys, C. J.; Sutton, A. P. Phys. Rev. B 1998, 57, 1505-1509
45. Zakharova, G. S.; Andreikov, E. I.; Osipova, V. A.; Yatluk, Y. G.; Puzyrev, I. S. Inorg. Mater. 2013, 49, 1127-1132
46. Chen, Y.; Tian, G.; Ren, Z.; Tian, C.; Pan, K.; Zhou, W.; Fu, H. Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 2011, 754-760
47. Zhao, J.; Liu, Y.; Fan, M.; Yuan, L.; Zou, X. Inorg. Chem. Front. 2015, 10.1039/C4QI00191E
48. Yu, X.; Kim, B.; Kim, Y. K. ACS Catal. 2013, 3, 2479-2486
49. Pan, L.; Zou, J.-J.; Wang, S.; Huang, Z.-F.; Yu, A.; Wang, L.; Zhang, X. Chem. Commun. 2013, 49, 6593-6595
50. Zhao, J.; Zou, X. X.; Su, J.; Wang, P. P.; Zhou, L. J.; Li, G. D. Dalton Trans. 2013, 42, 4365-4368
51. Pan, L.; Zou, J.-J.; Wang, S.; Liu, X.-Y.; Zhang, X.; Wang, L. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 1650-1655
52. Liu, H.; Ma, H. T.; Li, X. Z.; Li, W. Z.; Wu, M.; Bao, X. H. Chemosphere 2003, 50, 39-46
53. Naldoni, A.; Allieta, M.; Santangelo, S.; Marelli, M.; Fabbri, F.; Cappelli, S.; Bianchi, C. L.; Psaro, R.; Dal Santo, V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 7600-7603
54. Wang, R.; Sakai, N.; Fujishima, A.; Watanabe, T.; Hashimoto, K. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2188-2194
55. Zheng, Z.; Huang, B.; Lu, J.; Wang, Z.; Qin, X.; Zhang, X.; Dai, Y.; Whangbo, M.-H. Chem. Commun. 2012, 48, 5733-5735
56. Murakami, H.; Onizuka, N.; Sasaki, J.; Thonghai, N. J. Mater. Sci. 1998, 33, 5811-5814
57. Yan, J.; Wu, G.; Guan, N.; Li, L.; Li, Z.; Cao, X. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 10978-10988
58. Jiang, X.; Zhang, Y.; Jiang, J.; Rong, Y.; Wang, Y.; Wu, Y.; Pan, C. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 22619-22624
59. Zheng, F.; Liu, Y.; Liu, Z.; Dai, Y. Q.; Fang, P. F.; Wang, S. J. J. Cryst. Growth 2012, 353, 55-58
60. Hahn, B. P.; Long, J. W.; Rolison, D. R. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1181-1191
61. Wang, D.; Yu, R.; Kumada, N.; Kinomura, N. Chem. Mater. 1999, 11, 2008-2012
62. Zhang, S.; Ogale, S. B.; Yu, W.; Gao, X.; Liu, T.; Ghosh, S.; Das, G. P.; Wee, A. T. S.; Greene, R. L.; Venkatesan, T. Adv. Mater. 2009, 21, 2282-2287
63. Wang, X. F.; Xu, J. B.; Zhang, B.; Yu, H. G.; Wang, J.; Zhang, X.; Yu, J. G.; Li, Q. Adv. Mater. 2006, 18, 2476-2480
64. Xiang, B.; Wang, P.; Zhang, X.; Dayeh, S. A.; Aplin, D. P. R.; Soci, C.; Yu, D.; Wang, D. Nano Lett. 2007, 7, 323-328
65. Li, X.; Guo, Z.; He, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 20037-20045
66. Kawazoe, H.; Yasukawa, M.; Hyodo, H.; Kurita, M.; Yanagi, H.; Hosono, H. Nature 1997, 389, 939-942
67. Look, D. C.; Reynolds, D. C.; Litton, C. W.; Jones, R. L.; Eason, D. B.; Cantwell, G. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 1830-1832
68. Bian, J. M.; Li, X. M.; Gao, X. D.; Yu, W. D.; Chen, L. D. Appl. Phys. Lett. 2004, 84, 541-543
69. Lin, Y.; Xu, Y.; Mayer, M. T.; Simpson, Z. I.; McMahon, G.; Zhou, S.; Wang, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5508-5511
70. Scragg, J. J.; Dale, P. J.; Peter, L. M.; Zoppi, G.; Forbes, I. Phys. Stat. Solidi B 2008, 245, 1772-1778
71. Bryan, J. D.; Heald, S. M.; Chambers, S. A.; Gamelin, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11640-11647
72. Liu, G.; Niu, P.; Sun, C.; Smith, S. C.; Chen, Z.; Lu, G. Q.; Cheng, H.-M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11642-11648
73. Guan, M.; Xiao, C.; Zhang, J.; Fan, S.; An, R.; Cheng, Q.; Xie, J.; Zhou, M.; Ye, B.; Xie, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10411-10417
74. Huang, Z.-F.; Song, J.; Pan, L.; Jia, X.; Li, Z.; Zou, J.-J.; Zhang, X.; Wang, L. Nanoscale 2014, 6, 8865-8872