Black TiO2 Nanotubes: Cocatalyst-Free Open-Circuit Hydrogen Generation
Black TiO2 Nanotubes: Cocatalyst-Free Open-Circuit Hydrogen Generation
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DOI：
10.1021/nl500710j
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发表时间：
2014-06-01
期刊：
影响因子：
10.8
通讯作者：
Schmuki, Patrik
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Liu, Ning;Schneider, Christopher;Schmuki, Patrik
在这里，我们报道了通过高压 H-2 处理将 TiO2 纳米管 (NT) 阵列转化为锐钛矿状“黑色二氧化钛”，在不存在助催化剂的情况下表现出高开路光催化产氢率。使用经典还原处理（例如大气压 H-2/Ar 退火）转化为黑色二氧化钛的管子不会表现出这种效果。由高 H-2 压力退火引起的主要差异是在锐钛矿纳米管中产生的室温稳定、孤立的 Ti3+ 缺陷结构，这一点从电子自旋共振 (ESR) 研究中可以明显看出。这一特征是传统还原所不具备的，因此似乎负责激活内在的助催化中心，从而实现观察到的高开路氢生成。
Here we report that TiO2 nanotube (NT) arrays, converted by a high pressure H-2 treatment to anatase-like "black titania", show a high open-circuit photocatalytic hydrogen production rate without the presence of a cocatalyst. Tubes converted to black titania using classic reduction treatments (e.g., atmospheric pressure H-2/Ar annealing) do not show this effect. The main difference caused by the high H-2 pressure annealing is the resulting room-temperature stable, isolated Ti3+ defect-structure created in the anatase nanotubes, as evident from electron spin resonance (ESR) investigations. This feature, absent for conventional reduction, seems thus to be responsible for activating intrinsic, cocatalytic centers that enable the observed high open-circuit hydrogen generation.