1. 简单百科
  2. 空位对

空位对

空位对是在金属氧化物或非金属氧化物中,如果在特定外界环境下(比如高温),会造成晶格中的氧脱离,导致氧缺失,形成的一种氧空位有序结构。形成氧空位时,空位往往是在氧化物链上形成,有序结构的周期则取决于氧含量。在金属氧化物中,氧空位是缺陷的一种。

相关概念

空位的概念是固体结构化学或材料学中的,指的是晶格格位无应有原子之结构;空穴的概念是固体及半导体物理中的,指的是一电子相对应的带正电荷的载流子。在一定的外界处理条件下,导致晶体中氧缺失,形成氧空位。由于在氧化物中相对于氧,其他元素的电负性一般小于氧,所以当失去氧时,相当于取走一个氧原子加上两个带正电的电子-空穴。如果这两个电子-空穴被束缚在氧空位上,说明氧空位一般带正电。另外也可以这样认为,当O失去形成空位时,留下两个电子,如果这两个电子是自由的,不在原来氧的位置,则该位置在相应的结构环境中,将显示正电性;如果所形成的空位在该环境中能吸引自由电子且能束缚电子,但是考虑到两个电子在一起是相互排斥的,所以这个空位只能束缚一个电子,总的结果仍旧是氧空位束缚一个单位的负电荷,显示正电性。

结构形式

二氧化锆存在三种稳定的结构形式:单斜晶系相、立方相和四方相。纯氧化锆的单斜相到1170℃是稳定的,超过这一温度转变成四方相,然后在2370℃转变成立方相,直到2680℃时发生熔化。立方结构的氧化锆,每一个锆离子与8个等距离的氧离子配位,形成O结构;四方结构中,也是Zr-O配位,只是锆氧距离不同;单斜结构则不相同,其锆氧为Zr-O配位;因此,纯氧化锆由四方到单斜的相转变过程中,必然经过配位的转变。室温下,纯二氧化锆只能以单斜形式存在。

参考资料