Stefan A Maier：SERS技术用于金属氧化物半导体氧空穴的动力学研究

火星人

2019-10-09

金属氧化物广泛应用于工业领域，如催化、电子和能量存储。这些材料由于其合成路线和后处理的原因，可能含有多种类型的缺陷，如金属间隙、金属空位和氧空位。这些缺陷会极大地改变功能材料的化学和物理性质，对其整体性能起着重要的作用。例如，氧空穴可以成为材料表面的一些最活跃的位点，并且对材料的光催化活性有很大的影响。因此，深层次理解氧空位的形成、电子结构以及动力学对材料的设计和应用尤为重要。但是，氧空位的属性是低浓度和高活性，实验上，特别是环境氛围下探究氧空穴材料是一重大挑战。

在SERS中，吸附在粗糙的纳米结构等离子体基底上的分子的拉曼散射可以增强几个数量级，从而可以检测单个分子。SERS的机理具有双重性质，电磁和化学共同作用增强了拉曼散射。在传统的SERS中，电磁增强起主要作用，而化学增强的作用较小。然而，最近的报告显示，使用半导体材料的化学增强和电磁增强具有可比性。这种现象被称为光诱导增强拉曼光谱（PIERS）。

在本文中利用PIERS中额外的化学增强来评价金属氧化物表面原子氧空穴动力学行为，研究了典型的金属氧化物半导体（TiO2、WO3和ZnO）中表面活性氧空穴的形成和修复速率。作者首先制备了MBA修饰的AuNPs，之后铺洒在金属氧化物半导体上，然后利用UV照射促生PIERS，和SERS信号对比，以及观测PIERS随时间衰减行为，作者推测了氧空穴的的形成和修复动力学行为，并且研究了三种金属氧化物半导体的区别。

原文链接：https://onlinelibrary_wiley.gg363.site/doi/abs/10.1002/advs.201901841