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我们发展了一种能够系统表征半导体纳米材料中间能级的光学方法，即中间能级激发扫描-光生载流子时间分辨中红外探测的时间分辨红外吸收-扫描激发谱。一般的，光学激发测量只能给出能级差，而无法给出能级的始态和终态位置。在我们提出的测量方法中，利用时间分辨中红外光谱能够区分导带电子和束缚态能级的特点，确定光学跃迁的终点，结合对中间能级的扫描激发，成功地确定了锐钛型TiO2 纳米材料费米能级以下的二十几个深束缚能级及费米能级以上的多个浅束缚能级，该方法可用于其他半导体纳米材料中间能级的确定，为基于中间能级调控型光催化剂光电转化半导体纳米材料的设计提供了实验依据。