Abstract Band gap engineering of TiO2 has attracted many researchers looking to extend its applicability as a functional material. Although TiO2 has been commercialised in applications that utilise its special properties, its band gap should be modified to improve its performance, especially as an active photo catalyst. Reduction of TiO2 under a hydrogen atmosphere is a promising method which can increase the visible-light absorption efficiency of TiO2 and enhance its electrochemical and other properties related to electronic band structure. In this second review paper, the production and influence of O vacancies ( V O ) and other defects, such as interstitial cations, under vacuum and hydrogen are reviewed for the common phases of TiO2. The particular modification TiO2–x in which O is randomly removed from the crystal structure is considered in detail. Despite early evidence that hydrogen is absorbed into the bulk of TiO2, the action of hydrogen has become controversial in recent years, with claims that surface disorder is responsible for the enhanced photoactivity induced by exposure to hydrogen. The many published experimental and density-functional-theory modelling studies are surveyed with the aims of determining what is agreed or contested, and relating defect structure to band structure. It is concluded that further work is needed to clarify the mechanisms of defect production and defect diffusion, as well as the origins of the numerous sample colours observed following treatment in vacuum or hydrogen.

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功能性氧化钛综述。二：氢改性二氧化钛

摘要 TiO2 的带隙工程吸引了许多研究人员，希望扩大其作为功能材料的适用性。尽管 TiO2 已在利用其特殊性能的应用中实现商业化，但应修改其带隙以提高其性能，尤其是作为活性光催化剂。在氢气气氛下还原 TiO2 是一种很有前景的方法，可以提高 TiO2 的可见光吸收效率，并增强其电化学和其他与电子能带结构相关的性能。在第二篇综述论文中，综述了 TiO2 常见相的 O 空位 (VO ) 和其他缺陷，如间隙阳离子，在真空和氢条件下的产生和影响。详细考虑了特定的改性 TiO2-x，其中 O 从晶体结构中随机去除。尽管有早期证据表明氢被吸收到 TiO2 的主体中，但近年来氢的作用引起了争议，声称表面无序是由于暴露于氢而引起的光活性增强的原因。对许多已发表的实验和密度泛函理论建模研究进行了调查，目的是确定什么是一致的或有争议的，以及将缺陷结构与能带结构联系起来。结论是需要进一步的工作来阐明缺陷产生和缺陷扩散的机制，以及在真空或氢气中处理后观察到的众多样品颜色的起源。尽管有早期证据表明氢被吸收到 TiO2 的主体中，但近年来氢的作用引起了争议，声称表面无序是由于暴露于氢而引起的光活性增强的原因。对许多已发表的实验和密度泛函理论建模研究进行了调查，目的是确定什么是一致的或有争议的，以及将缺陷结构与能带结构联系起来。结论是需要进一步的工作来阐明缺陷产生和缺陷扩散的机制，以及在真空或氢气中处理后观察到的众多样品颜色的起源。尽管有早期证据表明氢被吸收到 TiO2 的主体中，但近年来氢的作用引起了争议，声称表面无序是由于暴露于氢而引起的光活性增强的原因。对许多已发表的实验和密度泛函理论建模研究进行了调查，目的是确定什么是一致的或有争议的，以及将缺陷结构与能带结构联系起来。结论是需要进一步的工作来阐明缺陷产生和缺陷扩散的机制，以及在真空或氢气中处理后观察到的众多样品颜色的起源。对许多已发表的实验和密度泛函理论建模研究进行了调查，目的是确定什么是一致的或有争议的，以及将缺陷结构与能带结构联系起来。结论是需要进一步的工作来阐明缺陷产生和缺陷扩散的机制，以及在真空或氢气中处理后观察到的众多样品颜色的起源。对许多已发表的实验和密度泛函理论建模研究进行了调查，目的是确定什么是一致的或有争议的，以及将缺陷结构与能带结构联系起来。结论是需要进一步的工作来阐明缺陷产生和缺陷扩散的机制，以及在真空或氢气中处理后观察到的众多样品颜色的起源。