/Ce4+氧储释提升选择性；在体相，它打开离子通道，加速/Li⁺迁移，兼顾导电与结构稳态。掌握“缺陷工程”，就是按下材料性能的快进键。

氧空位的定义

氧空位（简单来说，氧化物晶格中少了一个氧原子，就产生了“氧空位”。

此外，通过杂质掺杂也能引入氧空位：例如在金属氧化物中掺入价态较低的金属阳离子以替代原有金属，可以打破原有的电荷平衡，从而形成氧空位（典型案例是用三价元素掺杂四价金属氧化物来引入氧空位）。

、、等许多氧化物都可以形成非化学计量比的氧空位缺陷，用化学式如2-xCeO来表示其中的氧亏损。

从晶体缺陷角度看，氧空位的出现会扰乱局部的键合和电荷分布，因而显著改变材料的电子结构和性质。当一个氧原子离开晶格时，会遗留下两个过剩电子Ce被还原为3+Ti被还原为3+结果是，氧空位常常扮演，提供额外电子使材料导电性增加，并在带隙中引入新的能级。若这些电子局域于空位处，空位部位相当于带正电的缺陷中心，需要通过周围电子重新分布来平衡电荷。

例如，氧空位可以使绝缘的氧化物转变为导电的半导体或金属氧空位能够通过影响材料的能带结构来调控其电子性质，其中最直观的作用就是提高材料的导电性n型半导体，甚至在空位浓度足够高时出现金属般的导电行为。

16183SrTiO3SrTiO33.2 eV的绝缘体，但通过高温真空处理引入氧空位后，SrTiO310,000 cm/V·s以上，表明氧空位提供了大量自由电子参与导电。类似地，在钽酸钾（KTaO3KTaO3X射线吸收谱证明，氧空位的产生向Ta的反键轨道中掺入了电子；而光致发光测试则检测到含氧空位的KTaO3，缩小甚至填平了材料的带隙，另一方面也可能产生局域的缺陷能级。

带隙的调变TiO2TiO2综上，通过引入和调控氧空位，可以有效调整氧化物的能带结构和载流子浓度doi: 10.1063/1.5143309

促进表面催化活性

。由于氧空位处缺少一个氧原子，周围的金属原子配位不饱和，因而该部位对反应物分子的吸附和活化能力显著增强。

；通过从氧化物中提取部分氧形成氧空位，可以大幅提升其催化性能。以著名的还原型催化材料二氧化铈（）为例：易于在表面失去氧形成–δCe被部分还原为3+这些氧空位和相应的3+/释放体系，使CeO2CeO2表面的氧空位能够促进水分子的解离并生成∙具体案例方面，通过正电子湮没谱等技术表明：纳米立方体在适当温度煅烧下会形成一定尺寸和分布的氧空位簇，而这种氧空位簇的尺寸o-二甲苯（邻二甲苯）氧化反应适量且分散良好的氧空位簇可以同时吸附活化氧气和有机分子，提高氧化反应速率。同样地，引入水蒸气后，表面的氧空位协助水产生∙DOI:10.1038/s41598-017-13178-6

方面的作用。例如，设计了一种模型催化体系：在铂金属表面垂直生长排列了一系列xCeO中的氧空位浓度。

Pt/CeO界面的一致，又分别改变了氧化物晶体完整性和空位数量，从而定量分析氧空位对催化反应的独立影响。

CeO/Pt催化剂在气相甲醇部分氧化MF）的选择性比未退火样品提高了约1.47倍，伴随产生的催化热电子（化学电流）信号也提高了2.12倍。

：氧空位使x这一成果清晰地表明，氧空位不仅能提高总体催化活性，还能通过调控界面电子结构来定向提升特定反应路径的选择性综上，在催化领域氧空位扮演着“巧匠”角色O2H2DOI:氧空位在涉及离子传导和电化学储能的材料中同样具有关键作用。在固体中，离子迁移往往需要通过空位机制进行，氧空位更是直接决定其离子电导率。

（中掺入少量O3Y取代4+CeO2Gd或3+Gd掺杂的CeO2GDC）和Sm掺杂的CeO2SDC）被报道为氧离子传导率最高的材料之一。

2−）的电解质材料。需要注意的是，在提高氧离子导电的同时，过量的氧空位也可能赋予材料一定电子导电性（因为Ce被还原），从而在燃料电池工况下降低电池的开路电压。因此实际应用中要控制好氧空位浓度以权衡离子导电和电子漏导。

。一方面，氧空位的存在往往会引起晶格结构的略微松弛和晶间通道的增多，降低锂离子迁移的阻碍；

/脱出，降低界面电荷转移电阻，从而提高锂离子电池正极材料的容量和倍率性能例如，在富锂层状正极材料中，充放电过程中发生的过渡金属氧化还原伴随着氧的少量脱出，产生氧空位，这被认为有助于锂离子扩散和高容量的激发。但另一方面，过多的氧空位可能破坏材料的晶体骨架，引发相变和结构坍塌，导致循环寿命变差。

成为提升这类正极材料性能的研究热点。指出，适度的氧空位能够提升锂离子在层状氧化物正极中的扩散速率和电化学反应可逆性，而同时要避免因氧空位过多引起的材料结构加速崩解。

Li-La-Ti-O系）中引入氧空位会诱导Li离子迁移通道的有序取向，降低迁移能垒，从而显著提高固态电解质的离子电导率。DOI: 10.1039/D0NH00340A