背景

二氧化鈦（TiO₂）因為其的光催化效果、化學穩定性、無毒無害、價格低廉等優勢成為材料科學領域的研究熱點。目前TiO₂可應用于太陽能存儲與利用、污水處理、空氣凈化等領域，被認為是具有發展前景的半導體材料。但是由于T iO₂比較寬的禁帶寬度[Eg=(3.0-3.2)eV]，只有少量太陽光中的紫外光（3%-5%）能夠使二氧化鈦激發，這限制了半導體材料TiO₂的實際應用。為了能夠增加其對可見光的相應，人們不斷通過金屬與非金屬摻雜對TiO₂進行了改性研究，降低其帶隙能級，實現了可見光激發。

賽默飛Evolution220紫外可見分光光度計搭配ISA-220

積分球附件和Insight操作軟件，根據掃描改性后的二氧化鈦粉末樣品得到的反射光譜，通過在Insight軟件中進行導數處理和峰識別，可快速計算材料的禁帶寬度，便于科學研究的進行。

方法

采用積分球附件收集改性后的二氧化鈦粉末材料的反射光譜，利用Insight軟件自帶的導數分析和峰識別功能，求出zui大波長λmax，帶入下列公式即可計算出禁帶寬度值Eg。Eg=hc/λmax其中h=4.13567 x10^-15 eV•s , c=3x10¹⁷ nm/s

結果

圖1.改性后的二氧化鈦粉末反射譜圖利用Insight數據處理功能對譜圖求導，得到導數譜圖。圖2.樣品導數處理圖示使用Insight軟件自帶的峰選取功能求出zui大吸收波長。

圖1.改性后的二氧化鈦粉末反射譜圖利用Insight數據處理功能對譜圖求導，得到導數譜圖。圖3.樣品峰選取圖示

將識別出的zui大吸收波長502.9nm代入公式Eg=hc/λmax中進行計算，其中h=4.13567 x10^-15 eV•s , c=3x10¹⁷ nm/s, 得出Eg=2.47 eV。Eg變小，吸收邊緣向長波方向移動，光學帶寬發生紅移。

結論：

使用Thermo Scientific Evolution220紫外可見分光光度計搭配ISA-220積分球附件和Insight操作軟件，可用于半導體材料性能研究，快速測試樣品的禁帶寬度。