Adsorption studies on titanium dioxide by means of Raman spectroscopy

The use of the Raman spectroscopy as a technique providing microscopic (vibrational) information on organic adsorbates at the semiconductor/solution interface is illustrated. First, a way of extending surface enhanced Raman spectroscopy to nanostructured thin films of anatase is presented and validated with experiments of phthalic acid adsorption. The procedure, based on the enhancement provided by a roughened gold substrate, is then applied to the cases of formic acid and methanol and the results linked to mechanistic aspects of their photoelectrocatalytic oxidation processes. Formic acid is shown to specifically adsorb on anatase as formate, while methanol does not seem to interact strongly with the TiO2 surface. Secondly, we take advantage of resonance scattering to study the adsorption and photoreactivity of salicylic and ascorbic acids on nanostructured thin films and concentrated slurries of TiO2. Both organics seem to form chelating adspecies, which react under the visible laser irradiation used as Raman probe. To cite this article: T. Lana-Villarreal et al., C. R. Chimie 9 (2006).

RésuméCet article met en lumière la possibilité d'utiliser la spectroscopie Raman pour obtenir des informations au niveau microscopique (vibrationnel) sur les espèces adsorbées à l'interface semi-conducteur/solution. On présente d'abord une méthode permettant d'appliquer l'effet Raman exalté de surface (SERS) aux couches minces d'anastase de structure nanométrique. Cette procédure, basée sur l'exaltation du signal sur un substrat d'or rugueux, a ensuite été appliquée à l'étude de l'adsorption de l'acide formique et du méthanol. L'acide formique est adsorbé en surface sous forme de formate, alors qu'apparemment le méthanol n'interagit pas fortement avec la surface du TiO2. Ces résultats ont été corrélés au mécanisme d'oxydation photoélectrocatalytique. En revanche, en utilisant l'exaltation du signal par résonance Raman, on a pu étudier l'adsorption et la photoréactivité de l'acide salicylique et de l'acide ascorbique sur des couches minces de TiO2 et dans des suspensions. Les deux acides forment des espèces chélate adsorbées, capables de réagir avec la lumière laser visible utilisée comme sonde en spectroscopie Raman. Pour citer cet article : T. Lana-Villarreal et al., C. R. Chimie 9 (2006).