过渡金属氧化物(英语:Transition Metal Oxides,简称 TMOs)是指由过渡金属元素与氧元素结合形成的各类无机材料。
物理与化学性质:
导电性多样化:该类材料呈现出极宽的导电范围。虽然大多数过渡金属氧化物(如二氧化钛、氧化镍)表现为绝缘体或半导体,但也有部分呈现出明显的金属性(如二氧化钌)或半金属特性。
超导现象:部分过渡金属氧化物在特定条件下具有超导性。例如,一氧化铌(NbO)是一种典型的低稳超导体;而著名的铜氧化物(Cuprates)系列则属于高临界温度超导体。
电子关联效应:由于过渡金属的轨道电子具有强关联作用,这类材料常表现出磁性、压电性或多铁性等复杂物理效应,在材料科学与微电子领域具有重要应用。
物理特性与应用
物理特性与应用
过渡金属氧化物(TMOs)展现出极其丰富的物理性质,同一种材料往往具有多种效应的耦合。
核心物理效应:
电磁与能量特性:包括铁电性、铁磁性、超导性、热电效应及光电效应。
机械耦合效应:如压电效应、磁致伸缩(磁弹性)等。
相变特性:由于电子间的强关联作用,许多 TMOs 在温度或压力变化时,会发生显著的金属-绝缘体转变(Mott 相变)。
主要应用领域:
工业催化与电子:利用其卓越的催化活性(如作为催化剂载体)和半导体特性(如传感器和功率器件)。
颜料与填料:因其高度的化学稳定性和折射率,常被用作油漆、塑料和化妆品的颜料。其中最显著的代表是二氧化钛,它是目前全球应用最广的白色颜料。
能源存储:在锂离子电池的电极材料(如钴酸锂)中也发挥着核心作用。
参考文献
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- [http://www.sciencemag.org/content/341/6148/858.summary Functional Ion Defects in Transition Metal Oxides]
- [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642513000571 Transition metal oxides – Thermoelectric properties]
参见
- 過渡金屬
- 氧化物
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