1.4　纳米TiO2半导体材料

纳米TiO2半导体材料具有优异的物理和化学性质如光稳定性、化学稳定性、无毒、良好的光催化和光电转换性能［18-19］，其已经广泛应用于众多领域如锂离子电池、染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池、光解水、光电催化、自清洁和储能等［17，20-28］，现在其已经成为人们研究的热点。

1.4.1　晶体结构

目前为止，人们已经发现TiO2具有三种晶体结构，分别是金红石（Rutile，a=b= 0.4593nm，c=0.2959nm，四方晶系）、锐钛矿（Anatase，a=b=0.3785nm，c=0.5143nm，四方晶系）和板钛矿（Brookite，a=0.5456nm，b=0.9182nm，c=0.5143nm，正交晶系）。其中，金红石结构最稳定，锐钛矿次之，板钛矿则极不稳定，锐钛矿和板钛矿结构在加热过程中会发生不可逆的放热反应，最终生成金红石结构。

1.4.2　物理化学性质

纳米TiO2为透明或者白色的颗粒，无毒性，热稳定性好，具有良好的电学性能。TiO2为偏酸性的两性氧化物，不溶于水、酸和碱，只溶于HF酸，常温下不与其他化合物和元素发生反应，但是在光照下可以发生氧化还原反应，具有良好的光化学活性。TiO2具有宽的能带间隙，金红石结构的禁带宽度为3.OeV，锐钛矿结构的禁带宽度为3.2eV。