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由于化学性质稳定、无毒、低成本和卓越的物理化学性质,二氧化钛(Ti O2)已经被广泛应用在许多领域,如环境保护、气体传感、能量存储和能量转换领域。Ti O2的带隙宽度为3.2e V,位于紫外电磁光谱附近,故只有3%–5%的太阳光可以激发它产生光生电子空穴对,极大的限制了其在可见光光催化和光电转换中的应用。研究表明,通过掺杂改性可以使光催化剂的光谱响应范围向长波方向移动,增强其光催化活性。本文主要介绍了Ti O2基纳米异质复合结构如Ti O2/Au、Ti O2/Au/P-型半导体的制备方法,并对其表面形貌、分子结构、原子价态及光电性能进行表征分析。主要内容如下:(1)简述了纳米材料以及Ti O2纳米半导体材料的特性、应用以及在国内外的研究进展;系统地阐述了Ti O2基光催化剂的光催化机理,介绍了Ti O2纳米光催化剂的光学特性和改性方法。(2)利用磁控溅射与电化学方法制备了高度有序、表面平整的Ti O2纳米阵列薄膜,并制备了基底不同、沉积不同p型半导体、不同贵金属担载量的Ti O2/Au/p型半导体复合半导体纳米材料。以可见光照射下的亚甲基蓝的脱色率作为参考,测试了该结构的光催化速率。数据表明,以硅锥为基底的样品Ti O2/Au(20s)/Cu2O的可见光光催化活性最高;经过可见光照射360min后,该结构对亚甲基蓝溶液的脱色率达到了44%。(3)通过场发射扫描电镜、拉曼光谱和X射线光电子能谱对样品进行表征分析,获得了较高催化效率的纳米复合结构。并在此基础上,以硅锥为基底,制备了Au/Ti O2纳米复合结构,测试了该结构的稳态、瞬态荧光光谱,分析了Au/Ti O2表面界面的光谱特性。