中科院合肥研究院制備出具有中間吸收帶特征的非晶氧化鈦

近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所研究員李廣海課題組采用高能脈沖激光照射技術(shù)制備出具有中間吸收帶特征的非晶氧化鈦——中間帶氧化鈦。相關(guān)成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A（2015, 3, 11437-11443）上，并已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利。 氧化鈦被廣泛應(yīng)用在光催化降解污染物、光伏發(fā)電等太陽(yáng)能利用領(lǐng)域，被譽(yù)為“太陽(yáng)能材料”。由于氧化鈦帶隙位于紫外波段，對(duì)于占太陽(yáng)光輻射中占93%的可見(jiàn)光區(qū)和紅外光區(qū)能量的吸收效率很低，極大限制了氧化鈦對(duì)太陽(yáng)能的有效利用。 研究小組針對(duì)以上問(wèn)題，采用高能脈沖激光照射技術(shù)制備出具有中間吸收帶特征的非晶氧化鈦——中間帶氧化鈦。非晶氧化鈦導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的中間吸收帶扮演“梯子”的作用，長(zhǎng)波長(zhǎng)光子激發(fā)出的價(jià)帶電子經(jīng)過(guò)中間帶的接力吸收，進(jìn)入導(dǎo)帶；短波長(zhǎng)光子可以直接激發(fā)價(jià)帶電子躍遷到導(dǎo)帶。中間帶氧化鈦在紫外、可見(jiàn)光區(qū)和近紅外區(qū)較寬的太陽(yáng)光譜范圍都具有顯著吸收效率和優(yōu)異的可見(jiàn)光催化活性。李廣海課題組與香港理工大學(xué)合作，發(fā)現(xiàn)中間帶氧化鈦可以顯著提升染料敏化太陽(yáng)能電池的光電性能。中間帶氧化鈦有望在環(huán)境污染物治理和能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、全國(guó)博士后基金會(huì)“香江學(xué)者”計(jì)劃和面上項(xiàng)目資助。 圖（a），非晶氧化鈦透射電鏡照片。插圖：電子衍射。圖（b），金紅石（曲線1）與中間帶氧化鈦（曲線2）光吸收?qǐng)D譜，黃色背景為太陽(yáng)光譜。插圖：Tauc光學(xué)帶隙。