Flame Reduced TiO2 Nanorod Arrays with Ag Nanoparticle Decoration for Efficient Solar Water Splitting
Flame Reduced TiO2 Nanorod Arrays with Ag Nanoparticle Decoration for Efficient Solar Water Splitting
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具有银纳米颗粒装饰的火焰还原 TiO2 纳米棒阵列，用于高效太阳能水分解
DOI：
10.1021/acs.iecr.8b06171
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发表时间：
2019-03-27
影响因子：
4.2
通讯作者：
Shi, Weidong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen, Biyi;Chen, Xue;Shi, Weidong
TiO2 的低光生电荷密度和快速表面电荷复合是阻碍其光电化学水分解的太阳能到氢气转化的两个关键因素。在此，我们展示了一种高效且简便的火焰还原方法，可以在单晶金红石 TiO2 纳米棒阵列中产生丰富的氧空位，而不会在环境条件下破坏催化剂和导电基材。氧空位提高了TiO2的电导率，并起到中间电子给体增加电荷密度的作用。我们进一步通过在火焰还原的 TiO2 上沉积银纳米粒子来构建肖特基结，以提高表面电荷分离效率。最佳的 TiO2 光电极表现出惊人的 91% 的表面电荷分离效率以及高达 1.52 mA cm-2 的光电流密度（在 1.23 V 下，相对于可逆氢电极），这是原始金红石 TiO2 (0.21 mA cm-2) 的 7.2 倍。这项工作表明，简单的火焰...
Low photogenerated charge density and fast surface charge recombination of TiO2 are two critical factors hampering its solar-to-hydrogen conversion for photoelectrochemical water splitting. Herein, we demonstrate an efficient and facile flame reduction method to produce rich oxygen vacancies in single-crystal rutile TiO2 nanorod arrays without destroying the catalyst and conductive substrate at ambient conditions. The oxygen vacancies improve the conductivity of TiO2 and act as the role that intermediate electron donor increases the charge density. We further construct a Schottky junction by depositing Ag nanoparticles on the flame reduced TiO2 to enhance surface charge separation efficiency. The optimal TiO2 photoelectrodes exhibit an astonishing surface charge separation efficiency of 91% as well as photocurrent density as high as 1.52 mA cm–2 (at 1.23 V, vs reversible hydrogen electrode), which is ∼7.2 times that of the pristine rutile TiO2 (0.21 mA cm–2). This work demonstrates that the facile flame r...