metalloksidbaserte

Metalloksidbaserte materialer er en stor og mangfoldig klasse av forbindelser som består av metaller bundet til oksygen, ofte med formelen MxOy. De har varierte strukturer, inkludert små partikler, filmer og krystallinske nanopartikler, og kan være n-type eller p-type semikondoktorer avhengig av oksidasjonstilstanden og dopingen.

Egenskaper: brede båndgap (vanligvis 2–3 eV for mange oksider, opp til 8–9 eV for enkelte), termisk stabilitet og kjemisk stabilitet i oksidasjonsmiljøer; høy overflateenergi og tilgjengelighet av aktive sider. Doping og dannelse av kompositter kan endre elektrisk ledningsevne og lysabsorption.

Produksjon og behandling: syntese teknikker inkluderer kjemisk løsningsbasert syntese som sol-gel og hydrotermal prosess, ko-precipitasjon, impregnering, samt fysiske metoder som sputtering, magnetronsputtering og atomic layer deposition. Calcinasjon og varmebehandling brukes for å oppnå krystallinsk fase.

Anvendelser: katalyse og fotokatalyse (for eksempel TiO2 og ZnO i oksidasjon av organiske forbindelser og vannspalting), gasssensorer (SnO2 og ZnO-baserte sensorer mot CO, NH3 og andre gasser), energilagring og elektronikk (batteri-materialer og elektrolyttkomponenter; elektrontransportlag i solceller).

Fordeler og utfordringer: metalloksider er billige, rikelig tilgjengelige og termisk og kjemisk stabile. Utfordringer inkluderer ofte lav elektrisk ledningsevne, behov for dopingskontroll og partikkelforbindelser, samt stabilitet under driftsforhold og i utfordrende miljøer.

Eksempler på viktige metalloksidbaserte materialer er TiO2, ZnO, SnO2, Fe2O3, Al2O3, NiO og Co3O4.