Surface Structural Reconstruction for Optical Response in Iodine-Modified TiO2 Photocatalyst System
Surface Structural Reconstruction for Optical Response in Iodine-Modified TiO2 Photocatalyst System
复制标题
碘改性 TiO2 光催化剂体系光学响应的表面结构重建
DOI：
10.1021/jp503966r
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发表时间：
2014-06
影响因子：
3.7
通讯作者：
Wang, Jian-Qjang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mao, Baohua;Liu, Renduo;Zhang, Shuo;Wang, Jian-Qjang
我们报告了一种替代机制的碘改性的TiO 2光催化剂材料的光学响应。与一般认识到碘原子提供的光学带隙内的杂质水平，我们建议，扭曲的表面结构起着主导作用。采用简单的溶剂热法合成了锐钛矿型纯TiO 2和碘修饰的TiO 2（1-TiO 2）纳米晶，I-TiO 2的吸收边扩展到550 nm。采用碘K边X射线吸收精细结构（XAFS），我们证明，碘是不纳入纳米粒子内部，但存在于表面的IO 3-基团的形式。此外，这种IO 3-簇吸附在很大程度上诱导了无序结构，如Ti 2 p（3/2）X射线光电子能谱，高分辨率透射电子显微镜和Ti K边XAFS数据拟合所揭示的。密度泛函理论计算表明，这种畸变结构可以形成一个中间带隙态，这应该是其优异的光学性能的原因。这一发现代表了一个有前途的路线，通过表面处理，提高纳米光催化剂系统的光学响应。
We report an alternative mechanism for the optical response of an iodine-modified anatase TiO2 photocatalyst material. Unlike the general realization that the iodine atom provides impurity levels within the optical band gap, we suggest that a distorted surface structure plays a dominant role. Anatase pure TiO2 and iodine-modified TiO2 (1-TiO2) nanocrystals were synthesized by a simple solvothermal method, and I-TiO2 exhibited an extended absorption edge up to 550 nm. Employing iodine K-edge X-ray absorption fine structure (XAFS), we demonstrate that iodine is not incorporated into the nanoparticle interior but exists in the form of IO3- groups at the surface. Furthermore, this IO3- cluster adsorption largely induces a disordered structure, as revealed by Ti 2p(3/2) X-ray photoelectron spectroscopy, high-resolution transmission electron microscopy, and Ti K-edge XAFS data fitting. Density functional theory calculation indicates that this distorted structure can form a midgap state, which should be responsible for its excellent optical property. This finding represents a promising route for improving the optical response of the nanophotocatalyst system via surface treatment.
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