1.4　納米TiO2半導體材料

納米TiO2半導體材料具有優異的物理和化學性質如光穩定性、化學穩定性、無毒、良好的光催化和光電轉換性能［18-19］，其已經廣泛應用于眾多領域如鋰離子電池、染料敏化太陽能電池、量子點敏化太陽能電池、光解水、光電催化、自清潔和儲能等［17，20-28］，現在其已經成為人們研究的熱點。

1.4.1　晶體結構

目前為止，人們已經發現TiO2具有三種晶體結構，分別是金紅石（Rutile，a=b= 0.4593nm，c=0.2959nm，四方晶系）、銳鈦礦（Anatase，a=b=0.3785nm，c=0.5143nm，四方晶系）和板鈦礦（Brookite，a=0.5456nm，b=0.9182nm，c=0.5143nm，正交晶系）。其中，金紅石結構最穩定，銳鈦礦次之，板鈦礦則極不穩定，銳鈦礦和板鈦礦結構在加熱過程中會發生不可逆的放熱反應，最終生成金紅石結構。

1.4.2　物理化學性質

納米TiO2為透明或者白色的顆粒，無毒性，熱穩定性好，具有良好的電學性能。TiO2為偏酸性的兩性氧化物，不溶于水、酸和堿，只溶于HF酸，常溫下不與其他化合物和元素發生反應，但是在光照下可以發生氧化還原反應，具有良好的光化學活性。TiO2具有寬的能帶間隙，金紅石結構的禁帶寬度為3.OeV，銳鈦礦結構的禁帶寬度為3.2eV。