详细介绍：

　　作为国家在科学技术方面的最高学术组织和全国自然科学与高新技术的归纳研讨与展开中心，建院以来，中国科学院时刻紧记任务，与科学共进，与祖国同行，以国家富足、公民美好为己任，人才济济，硕果累累，为我国科技进步、经济社会展开和国家安全做出了不行代替的重要贡献。更多简介 +

　　中国科学技术大学（简称“中科大”）于1958年由中国科学院创建于北京，1970年校园迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学政策，是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特征办理与人文学科的研讨型大学。

　　中国科学院大学（简称“国科大”）始建于1978年，其前身为中国科学院研讨生院，2012年更名为中国科学院大学。国科大实施“科教交融”的办学系统，与中国科学院直属研讨组织在办理系统、师资队伍、培育系统、科研工作等方面共有、共治、同享、共赢，是一所以研讨生教育为主的独具特征的研讨型大学。

　　上海科技大学（简称“上科大”），由上海市公民政府与中国科学院一起举行、一起建造，2013年经教育部正式同意。上科大秉持“服务国家展开战略，培育立异创业人才”的办学政策，完成科技与教育、科教与工业、科教与创业的交融，是一所小规模、高水平、国际化的研讨型、立异型大学。

　　半导体纳米资料是当时光催化和光伏器材研讨中的重要资料之一。这类半导体资料适宜的带隙巨细使其在太阳光谱规模内有满足的光吸收，发生的光生电子和空穴用于驱动光催化反响，或许构成光伏电势。另一方面，纳米资料的大比外表可以吸附很多的反响物分子或许染料敏化太阳能电池中的染料分子，极大地进步光催化及光电转化功率。但是，资料纳米晶化带来的坏处是引入了很多的外表缺点和体相缺点态，这些缺点态的能级散布在带隙之间，构成光生载流子的捆绑中心，其成果是下降了光生电子的复原才能，空穴的氧化才能以及光伏电池的电动势。因而，亟须展开表征光催化半导体纳米资料带隙中心态能级测量办法。因为导带电子和捆绑态电子具有不同的红外吸收光谱，因而时刻分辩红外光谱具有分辩光生导带电子及弛豫到捆绑态电子的才能。2013年，中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家试验室（筹）软物质院要点试验室翁羽翔研讨组成立了光催化半导体纳米资料带隙中心态能级测量办法，即带隙激起扫描-瞬态红外光谱法（Transient Infrared Absorption Excitation Energy Scanning Spectra， TIRA-EESS），确认了锐钛型TiO

　　纳米粒子的捆绑态费米能级的相对方位，并确认了价带顶到捆绑态费米能级之间的十几个深捆绑能级(电子填充态)及捆绑态费米能级到导带底的多个浅捆绑能级(电子未填充态) (J. Phys. Chem. C.2013, 117, 18863−18869)。随后试验证明深捆绑能级来自于外表缺点态，而浅捆绑能级来自于体相缺点态。该办法申请了国家发明专利。2015年7月14日, 该课题组在

　　上宣布了题为Band Alignment and Controllable Electron Migration between Rutile and Anatase TiO2的研讨论文, 是该课题组独立展开的光催化半导体纳米资料带隙中心态能级测量办法的使用研讨，榜首作者为博士研讨生米阳。TiO2具有三种不同的晶型，即锐钛型、金红石型和板钛型。而作为光催化资料的通常是锐钛型和金红石型，而且锐钛型的光催化活性高于金红石型。但是试验发现，当把必定份额的锐钛型和金红石型TiO2的混合物作为光催化剂时，混合相的光催化活性显著地要高于独自的锐钛相或许金红石相TiO2，表现出显着的协同效应。锐钛矿的带隙为3.2 eV, 而金红石型的带隙为3.0 eV, 类比于半导体中异质结的概念，以中科院大连化学物理研讨所李灿院士为代表的研讨者提出异相结的概念解说上述协同效应，即锐钛型和金红石型TiO2的导带和价带的方位发生了能级的错列。国际上环绕这两种TiO2晶型导带、价带能级相对摆放的问题展开了很多的理论和试验研讨，一切五种或许的相对摆放办法都获得了不同程度的试验或理论核算的支撑（见图1），因而环绕上述问题的争议一向继续不断。该课题组使用带隙激起扫描-瞬态红外光谱法测定了金红石及锐钛矿TiO

　　能带方位相对摆放（见图2）。首要使用该办法区分了TiO2外表缺点态及体相缺点态（Ti3+）的特征吸收光谱，并证明两者体相缺点Ti3+的跃迁能级在试验差错规模（0.02 eV）内是共同的，并由这些内禀能级作为比较两者导带和价带的相对方位的参考点，然后确认了金红石及锐钛矿TiO2的能带相对摆放。成果表明，金红石型价带顶比锐钛型高0.2 eV，意味着光生空穴是定向搬迁的，即由锐钛相搬迁至金红石相，有助于光生电荷的长程别离，进步光催化功率。但是两者的导带是对齐的，表明光生电子在两相间的搬迁没有热力学上的优先选择性。该课题组进一步从理论上提出了断定光生电子在两相中搬迁方向的动力学判据，提醒光生电荷搬迁方向遭到电子的搬迁率、介电常数（与粒径巨细相关）及光生电荷的复合（反响）速率等要素的调控，然后猜测了不同条件下光生电子的搬迁方向，并在数个典型条件下获得了试验成果的支撑，然后处理了该范畴长期悬而未决的基本问题。该办法的另一个成功的使用实例是解说了为什么金红石型TiO

　　可以完成水的彻底光解反响（一起完成放氢和放氧进程），而锐钛型TiO2在非特别处理情况下只观测到放氢，而调查不到放氧进程。假如用紫外光对锐钛型TiO2进行长时刻辐照处理，便可以观测到水的彻底光解反响。该课题组使用带隙激起扫描-瞬态红外光谱比较了锐钛型TiO2和金红石TiO2的外表缺点态散布，发现锐钛型TiO2从价带顶部到高于其0.6 eV的能量区间含有很多的深捆绑态电子，导致捆绑态光生空穴的氧化才能大大下降。当经紫外光长时刻辐照后，这些深捆绑态电子简直彻底消失。相比较而言，金红石型TiO2简直测不出相似的外表深捆绑态电子。然后解说了光解水进程中两种晶型TiO2的活性差异。上述成果作为大连化学物理研讨所李灿组和中科院物理所翁羽翔组协作论文Achieving overall water splitting using titanium dioxide-based photocatalysts of different phases的重要组成部分，宣布于2015年7月2号的Energy & Environmental上，大连化学物理研讨所为榜首作者和通讯作者单位，物理所为协作单位。此项工作得到了国家自然科学基金会严重研讨项目、科技部973项目和中科院常识立异工程重要方向项目的支撑。

　　能带相对摆放形式，其间由布景杰出的Type V是由带隙激起扫描-瞬态红外光谱法确认的。赤色箭头表明电子搬迁方向；蓝色箭头表明空穴搬迁方向。

　　半导体纳米资料是当时光催化和光伏器材研讨中的重要资料之一。这类半导体资料适宜的带隙巨细使其在太阳光谱规模内有满足的光吸收，发生的光生电子和空穴用于驱动光催化反响，或许构成光伏电势。另一方面，纳米资料的大比外表可以吸附很多的反响物分子或许染料敏化太阳能电池中的染料分子，极大地进步光催化及光电转化功率。但是，资料纳米晶化带来的坏处是引入了很多的外表缺点和体相缺点态，这些缺点态的能级散布在带隙之间，构成光生载流子的捆绑中心，其成果是下降了光生电子的复原才能，空穴的氧化才能以及光伏电池的电动势。因而，亟须展开表征光催化半导体纳米资料带隙中心态能级测量办法。因为导带电子和捆绑态电子具有不同的红外吸收光谱，因而时刻分辩红外光谱具有分辩光生导带电子及弛豫到捆绑态电子的才能。2013年，中国科学院物理研讨所/北京凝聚态物理国家试验室（筹）软物质院要点试验室翁羽翔研讨组成立了光催化半导体纳米资料带隙中心态能级测量办法，即带隙激起扫描-瞬态红外光谱法（Transient Infrared Absorption Excitation Energy Scanning Spectra， TIRA-EESS），确认了锐钛型TiO2纳米粒子的捆绑态费米能级的相对方位，并确认了价带顶到捆绑态费米能级之间的十几个深捆绑能级(电子填充态)及捆绑态费米能级到导带底的多个浅捆绑能级(电子未填充态) (J. Phys. Chem. C. 2013, 117, 18863−18869)。随后试验证明深捆绑能级来自于外表缺点态，而浅捆绑能级来自于体相缺点态。该办法申请了国家发明专利。

　　2015年7月14日, 该课题组在Scientific Reports上宣布了题为Band Alignment and Controllable Electron Migration between Rutile and Anatase TiO2的研讨论文, 是该课题组独立展开的光催化半导体纳米资料带隙中心态能级测量办法的使用研讨，榜首作者为博士研讨生米阳。TiO2具有三种不同的晶型，即锐钛型、金红石型和板钛型。而作为光催化资料的通常是锐钛型和金红石型，而且锐钛型的光催化活性高于金红石型。但是试验发现，当把必定份额的锐钛型和金红石型TiO2的混合物作为光催化剂时，混合相的光催化活性显著地要高于独自的锐钛相或许金红石相TiO2，表现出显着的协同效应。锐钛矿的带隙为3.2 eV, 而金红石型的带隙为3.0 eV, 类比于半导体中异质结的概念，以中科院大连化学物理研讨所李灿院士为代表的研讨者提出异相结的概念解说上述协同效应，即锐钛型和金红石型TiO2的导带和价带的方位发生了能级的错列。国际上环绕这两种TiO2晶型导带、价带能级相对摆放的问题展开了很多的理论和试验研讨，一切五种或许的相对摆放办法都获得了不同程度的试验或理论核算的支撑（见图1），因而环绕上述问题的争议一向继续不断。

　　该课题组使用带隙激起扫描-瞬态红外光谱法测定了金红石及锐钛矿TiO2能带方位相对摆放（见图2）。首要使用该办法区分了TiO2外表缺点态及体相缺点态（Ti3+）的特征吸收光谱，并证明两者体相缺点Ti3+的跃迁能级在试验差错规模（0.02 eV）内是共同的，并由这些内禀能级作为比较两者导带和价带的相对方位的参考点，然后确认了金红石及锐钛矿TiO2的能带相对摆放。成果表明，金红石型价带顶比锐钛型高0.2 eV，意味着光生空穴是定向搬迁的，即由锐钛相搬迁至金红石相，有助于光生电荷的长程别离，进步光催化功率。但是两者的导带是对齐的，表明光生电子在两相间的搬迁没有热力学上的优先选择性。该课题组进一步从理论上提出了断定光生电子在两相中搬迁方向的动力学判据，提醒光生电荷搬迁方向遭到电子的搬迁率、介电常数（与粒径巨细相关）及光生电荷的复合（反响）速率等要素的调控，然后猜测了不同条件下光生电子的搬迁方向，并在数个典型条件下获得了试验成果的支撑，然后处理了该范畴长期悬而未决的基本问题。

　　该办法的另一个成功的使用实例是解说了为什么金红石型TiO2可以完成水的彻底光解反响（一起完成放氢和放氧进程），而锐钛型TiO2在非特别处理情况下只观测到放氢，而调查不到放氧进程。假如用紫外光对锐钛型TiO2进行长时刻辐照处理，便可以观测到水的彻底光解反响。该课题组使用带隙激起扫描-瞬态红外光谱比较了锐钛型TiO2和金红石TiO2的外表缺点态散布，发现锐钛型TiO2从价带顶部到高于其0.6 eV的能量区间含有很多的深捆绑态电子，导致捆绑态光生空穴的氧化才能大大下降。当经紫外光长时刻辐照后，这些深捆绑态电子简直彻底消失。相比较而言，金红石型TiO2简直测不出相似的外表深捆绑态电子。然后解说了光解水进程中两种晶型TiO2的活性差异。上述成果作为大连化学物理研讨所李灿组和中科院物理所翁羽翔组协作论文Achieving overall water splitting using titanium dioxide-based photocatalysts of different phases的重要组成部分，宣布于2015年7月2号的Energy & Environmental 上，大连化学物理研讨所为榜首作者和通讯作者单位，物理所为协作单位。

　　此项工作得到了国家自然科学基金会严重研讨项目、科技部973项目和中科院常识立异工程重要方向项目的支撑。

　　图1. 五种或许的锐钛型和金红石型TiO2能带相对摆放形式，其间由布景杰出的Type V是由带隙激起扫描-瞬态红外光谱法确认的。赤色箭头表明电子搬迁方向；蓝色箭头表明空穴搬迁方向。

　　图2. 由带隙激起扫描-瞬态红外光谱法确认的锐钛型和金红石型TiO2能带摆放、捆绑态电子费米能级(EFs)、外表深捆绑态及体相浅捆绑态能级。