关键词

紫外光度计，积分球，二氧化碳，禁带宽度，半导体改性

背景

二氧化钛（TiO2）因为其卓越的光催化效果、化学稳 定性、无毒无害、价格低廉等优势成为材料科学领域 的研究热点。目前TiO2 可应用于太阳能存储与利用、 污水处理、空气净化等领域，被认为是具有发展前 景的半导体材料。但是由于TiO2 比较宽的禁带宽度 [Eg=(3.0-3.2)eV]，只有少量太阳光中的紫外光（3%- 5%）能够使二氧化钛激发，这限制了半导体材料TiO2 的实际应用。为了能够增加其对可见光的相应，人们 不断通过金属与非金属掺杂对TiO2 进行了改性研究， 降低其带隙能级，实现了可见光激发。

赛默飞Evolution220紫外可见分光光度计搭配ISA-220 积分球附件和Insight操作软件，根据扫描改性后的二 氧化钛粉末样品得到的反射光谱，通过在Insight软件 中进行导数处理和峰识别，可快速计算材料的禁带宽 度，便于科学研究的进行。

方法

采用积分球附件收集改性后的二氧化钛粉末材料的反 射光谱，利用Insight软件自带的导数分析和峰识别功 能，求出最大波长λmax，带入下列公式即可计算出 禁带宽度值Eg。 Eg=hc/λmax 其中h=4.13567 x10-15 eV?s , c=3x1017 nm/s

结果

图1.改性后的二氧化钛粉末反射谱图

利用Insight数据处理功能对谱图求导，得到导数谱 图。

图2.样品导数处理图示

使用Insight软件自带的峰选取功能求出最大吸收波 长。

图3.样品峰选取图示

将识别出的最大吸收波长502.9nm代入公式Eg=hc/λmax中 进行计算，其中h=4.13567 x10-15 eV?s , c=3x1017 nm/s, 得 出Eg=2.47 eV。Eg变小，吸收边缘向长波方向移动，光学带 宽发生红移。

结论：

使用Thermo Scientific Evolution220紫外可见分光光度计搭配 ISA-220积分球附件和Insight操作软件，可用于半导体材料性 能研究，快速测试样品的禁带宽度。