目的
二氧化钛（TiO₂）等光催化材料在工业废水处理、光解水等领域具有极高的应用价值。识别定向电荷转移，对于深入理解缺陷态、缺陷带、掺杂的作用机制，以及工艺管控至关重要。
解决方案
采用直流（开尔文探针模式，测试接触电势差变化 DCPD）与交流（调制）模式的表面光电压（SPV）光谱技术，可获取优势定向电荷分离信息 [1]，并可表征掺杂对能带弯曲、复合损失以及表面捕获剂（接受电子或空穴的物质）的影响规律。
应用示例
研究表明，通过在还原 / 氧化气氛下进行热处理，可实现二氧化钛的 n 型或 p 型掺杂 [2]。图 2 为冷喷涂法制备的二氧化钛涂层中，缺陷跃迁与带隙跃迁随沉积温度的变化规律[3]。参考文献 [4] 中还研究了氮掺杂引入的二氧化钛缺陷带演化规律，及其对电荷转移的影响。
参考文献
[1] Th. Dittrich, S. Fengler, “Surface photovoltage analysis of photoactive materials”, World Scientific, 2020.
[2] M. K. Nowotny, et al., „Observation of p-type semiconductivity in titanium dioxide at room temperature”, Materials Letters 64 (2010) 928.
[3] I. Hermann-Geppert, et al., „Cold gas sprayed TiO2-based electrodes for the photo-induced water oxidation”, ECS Transactions 58 (2014) 21.
[4] R. Beranek, et al., „Exploring the electronic structure of nitrogen-modified TiO2 photocatalysts through photocurrent and surface photovoltage studies”, Chem. Phys. 339 (2007) 11.
![图 1： 还原处理（红色曲线）与氧化处理（蓝色曲线）金红石相二氧化钛（TiO₂）的首次测试（粗线）与二次测试（细线）接触电势差变化（DCPD）光谱，已标注带隙与缺陷态位置。部分数据引自参考文献 [2]](/fileadmin/_processed_/a/d/csm_study_monitoring_photocatalytic_materials_1_36ead802fd.png)
图 1： 还原处理（红色曲线）与氧化处理（蓝色曲线）金红石相二氧化钛（TiO₂）的首次测试（粗线）与二次测试（细线）接触电势差变化（DCPD）光谱，已标注带隙与缺陷态位置。部分数据引自参考文献 [2]
![图 2： 不同沉积温度下，冷喷涂法制备二氧化钛（TiO₂）的调制 SPV 光谱。部分数据引自参考文献 [3]](/fileadmin/_processed_/3/2/csm_study_monitoring_photocatalytic_materials_2_8ed0d2adcc.png)
图 2： 不同沉积温度下，冷喷涂法制备二氧化钛（TiO₂）的调制 SPV 光谱。部分数据引自参考文献 [3]
相关解决方案与行业: 外延层及薄膜材料
