纳米TiO2的表面能态及光生电子-空穴对复合过程的研究

以液相法制备了水溶态纳米TiO2,并通过X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)对纳米TiO2的结构和组成作了细致分析。并对其紫外-可见光谱(UV-Vis spectrum)和荧光发光光谱(PL spectrum)进行了分析。结果发现纳米TiO2呈现较好的锐钛矿型,平均粒径为5 nm。水溶态纳米TiO2由于吸附而在表面形成了Ti—OH和Ti—H2O的表面态,其能级位于其价带以上约0.6和0.54eV;500℃热处理后样品的表面吸附水基本消失,但OH-仍然存在,同时在纳米TiO2晶格中出现了氧空位,其能级位于价带以上3.13 eV。对于水溶态纳米TiO2,表面复合是电子-空穴对的主要复合过程;热处理后的样品,由于表面态遭到破坏,粒子半径变大,直接复合成为电子-空穴对的主要复合过程,同时还伴随有通过氧空位的间接复合和通过Ti—OH的表面复合。