王鑫伟，车致远，张 兴，李玲薇，张 伟，苏 适，马晋文

(渤海大学物理科学与技术学院，锦州 121000)

0 引 言

在过去的四十年中，TiO2一直是研究最多的二元过渡金属氧化物。TiO2在新兴的功能领域都有广泛的应用，如光电化学电池[1]、染料敏化太阳能电池(DSSCs)[2]、光催化剂[3]、光伏电池[4]、锂离子电池[5]、传感器[6]、电子场发射[7]、微波吸收材料[8]、仿生生长和生物医学治疗[8]等。TiO2的这些功能应用大都属于能源、环境和健康的范畴，这是人类面临的三个最重要和最具挑战性的主题。TiO2除了具有无毒性、元素丰度高、化学稳定性好、易于合成等优点之外，还具有实现各种功能的物理化学性质[9]。尤其是在光催化和DSSCs的研究取得了令人鼓舞的进展，极大地促进了制备具有可控的结构、尺寸、形状和缺陷的TiO2晶体的快速发展[10]。在上面列出的几乎所有功能应用中，分子、离子与TiO2晶体表面之间的相互作用是必不可少的。光催化需要反应物分子、离子(即水、O2、CO2和有机物)在表面电子转移之前有效吸附在TiO2光催化剂的表面[11]。在DSSCs中，作为敏化剂的染料分子通过共价键结合在TiO2纳米晶体的表面。对于特定的分子、离子，它们的吸附状态由TiO2的表面原子结构(原子配位和排列)所确定[12]。不同的晶面具有不同的表面原子结构，因此表现出不同的承载客体材料的能力。根据理论预测，锐钛矿TiO2的(001)晶面在水分子游离吸附[13]和染料分子固定方面[14]具有独特的性能，这些性能对太阳能光催化分解水和DSSC方面具有非常重要的意义。然而，由于(001)晶面的表面能较高，在晶体生长过程中很少能得到(001)晶面暴露的形态。……