Excitonic recombination in superstoichiometric nanocrystalline TiO2 grown by cluster precursors at room temperature

文献情報

出版日 2012-02-28
DOI 10.1039/C2CP40120G
インパクトファクター 3.676
著者

Francesca Detto, Nicola Armani, Laura Lazzarini, Tullio Toccoli, Roberto Verucchi, Lucrezia Aversa, Barbara Rossi, Giancarlo Salviati, Salvatore Iannotta


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要旨

Unprecedented room temperature excitonic emissions are achieved from TiO2 nanocrystals synthesized at 300 K by supersonic cluster beams. Transmission electron microscopy studies show the crystalline nature of the nanoparticles (NPs) with a diameter ranging from 5 to 30 nm. All the samples show mixed rutile and anatase phases as confirmed by Raman spectroscopy. XPS core level analyses evidence an O/Ti ratio of the as-grown nanoparticles of 2.30 ± 0.04. Two room temperature cathodoluminescence excitonic peaks observed at 3.16 and 3.25 eV are ascribed to the coexistence of rutile and anatase crystallographic phases respectively. Subsequent thermal treatments at 450 °C cause the complete quenching of the UV excitonic emissions and result in a more conventional broad visible band centered at 2.5 eV. HRTEM and XPS studies reveal that, after annealing, the NPs remain single crystals in nature with an O/Ti ratio of 2.20 ± 0.04. These results suggest a correlation between the emission properties and the oxygen concentration of our NPs. The achieved ability to tune the optical properties of TiO2 nanoparticles is very promising for sensing and energy applications.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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