采用电负性原理, 构建合理的红外光谱模型, 对TiO2红外光谱的振动频率与元素电负性之间的各种经验关系进行探究。 采用溶胶-凝胶法制备(Fe, N)共掺杂TiO2, 利用X-射线衍射(XRD)、 傅里叶红外光谱(FTIR)对样品的物相和红外光谱进行了表征。 XRD物相分析表明当煅烧温度为600 ℃时, TiO2样品中的无定形结构己基本转化为锐钛矿型结构。 随着煅烧温度升高, TiO2的X射线衍射峰逐渐由宽变窄, 衍射强度由弱变强。 当煅烧温度为700 ℃时, 锐钛矿型的衍射峰基本消失, 取而代之的是金红石相的衍射峰, 但TiO2的主晶相并没有发生改变。 红外光谱分析表明(Fe, N)共掺杂TiO2在650～500 cm-1区间有一个较宽的吸收峰。 电负性模拟计算了(Fe, N)共掺杂TiO2红外光谱的伸缩振动频率, 获得了Fe、 N掺杂的位置、 分子结构和键价特征: 首先计算出约化质量μ, 然后按照经典力学伸缩力常数k与频率ν之间满足的关系, 结合力常数与电负性关系、 键级的计算方法, 计算了基本单元都是氧八面体的掺杂金红石、 锐钛矿TiO2的分子振动频率。 结果表明: 通过电负性理论计算的(Fe, N)共掺杂的TiO2的红外光谱与实验测量的红外光谱的伸缩振动频率比较吻合。

The structure and physical properties of a thin titania sol-gel layer prepared on silicon and silica surfaces were examined. Spectroscopic (FTIR, UV-VIS spectroscopy), refractive index (ellipsometry) and microscopic (light microscopy and SEM/EDS) tools were used to examine both chemical uniformity and physical uniformity of the sol-gel glass layers. The conditions for the fabrication of uniform layers were established, and room temperature dopant incorporation was examined. The absorption bands of porphyrin-containing titania sol-gel layers were characterized. By addition of a metal salt to the titania layer, it was possible to metallate the free-base porphyrin within and change the UV-VIS absorbance of the porphyrin, the basis of metal detection using porphyrins. The metalloporphyrins were detected by localized laser ablation inductive coupled mass spectroscopy (LA-ICP-MS), indicating fairly uniform distribution of metals across the titania surface.

利用两步阳极氧化法, 在钛片上成功制备了高质量的二氧化钛纳米管阵列薄膜。利用场发射扫描电子显微镜, 对二氧化钛纳米管阵列薄膜进行了形貌表征。之后, 将不同厚度的薄膜组装成背光式染料敏化太阳电池, 并测量了它们的光电转化性能。发现, 随着薄膜层厚度的增加太阳电池的转化效率也逐渐提高。当薄膜厚度为15μm时, 电池的转化效率达到3.04%。

采用真空蒸镀的方式制备了电致变色氧化钨薄膜，采用直流磁控溅射方法镀制了银层，采用电子束蒸发以插入层及共生的方式对氧化钨薄膜进行二氧化钛掺杂。使用UV757CRT紫外可见分光光度计测量了各样品随时间变化的透射率光谱。在CHI604C电化学工作站上进行了电化学测试，致色过程中进行了原位的光谱测量。使用原子力显微镜(AFM)和扫描电镜(SEM)观察了复合氧化钨薄膜的形貌。实验结果表明共生复合薄膜具有良好的环境稳定性，掺有银纳米层的复合薄膜与基底附着紧密，结构稳定，致色效率相对单层氧化钨薄膜平均提高了52.85%，漂白态和着色态的透射率差值达到了87.64%(λ=600 nm，致色时间20 s)。

以TiCl4、 硫脲和离子液体(［C6mim］+［BF4］-)为原料， 采用微波催化水解法合成掺杂的纳米TiO2前驱体， 在NH3/N2气氛中经程序升温煅烧处理制得N,S,F共掺杂TiO2光催化剂(N—S—F—TiO2)。 采用X射线粉末衍射(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis/DRS)等对该光催化剂的结构和性能进行表征。 结果表明, 该光催化剂为锐钛矿晶型， 具有较高的纯度和结晶度， 掺杂在TiO2晶体中形成Ti—O—N键, Ti—O—S键， Ti—S键， 而F以TiOF2形态掺杂。 在可见光区400～550 nm具有强吸收， 且在600～800 nm出现一个较强的吸收带。 实验表明, 使用［C6mim］+［BF4］-与H2O的体积比为5/95所制得的光催化剂对甲基橙降解的催化活性最高, 可见光照射200 min降解率达95%。 多掺杂的协同效应使得N—S—F—TiO2具有对可见光的强烈吸收和较高的可见光催化活性。

以金红石相二氧化钛(TiO2)粉体为原料, 采用水热法合成了二氧化钛纳米管(Titania nanotubes, 简写为TNTs), 然后把H2PtCl6的无水乙醇溶液引入到TNTs中, 得到镶嵌Pt的二氧化钛纳米管(Pt/TNTs)。 利用透射电镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)对产物进行了表征, 并重点研究了Pt/TNTs的光催化性能。 结果表明, 有直径约为3 nm的 Pt纳米粒子插入到了TNTs中, 且Pt粒子以Pt单质的形式存在。 Pt/TNTs在可见光区域表现出较强的吸收, 并且其起始吸收带边发生明显红移。 紫外光催化降解甲基橙实验结果表明, 金红石相TiO2, TNTs和Pt/TNTs对甲基橙溶液的降解率分别达到46.8%, 57.2%和84.6%, Pt/TNTs的光催化活性较金红石相二氧化钛粉体和纯TNTs有显著的提高。

通过高温熔融法和热处理成功制备了含有LiAl5O8纳米晶的Ti4+掺杂透明铝硅酸盐微晶玻璃，测试了样品的转变温度、析晶峰温度、吸收光谱和发光光谱，并进行了X射线衍射(XRD)分析。研究了热处理前、后Ti4+掺杂微晶玻璃的发光性能变化。根据XRD结果和Scherrer 公式计算得到LiAl5O8晶粒大小约为44 nm，此时Ti4+处于八面体配位场中。结果表明，与原始玻璃相比，热处理后微晶玻璃的发光明显增强，对应的色坐标为(0.263，0.363)，接近白光。因此，Ti4+掺杂铝硅酸盐微晶玻璃可作为一种白光LED潜在的基质材料。