Defect Engineering and Surface Polarization of TiO2 Nanorod Arrays toward Efficient Photoelectrochemical Oxygen Evolution

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作者
Yueying Li,Shiyu Liang,Huanhuan Sun,Wei Hua,Jian‐Gan Wang
出处
期刊:Catalysts [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:12 (9): 1021-1021 被引量:8
标识
DOI:10.3390/catal12091021
摘要

The relatively low photo-conversion efficiencies of semiconductors greatly restrict their real-world practices toward photoelectrochemical water splitting. In this work, we demonstrate the fabrication of TiO2-x nanorod arrays enriched with oxygen defects and surface-polarized hydroxyl groups by a facile surface reduction method. The oxygen defects located in the bulk/surface of TiO2-x enable fast charge transport and act as catalytically active sites to accelerate the water oxidation kinetics. Meanwhile, the hydroxyl groups could establish a surface electric field by polarization, for efficient charge separation. The as-optimized TiO2-x nanorod photoanode achieves a high photocurrent density of 2.62 mA cm−2 without any cocatalyst loading at 1.23 VRHE under 100 mW cm−2, which is almost double that of the bare TiO2 counterpart. Notably, the surface charge separation and injection efficiency of the TiO2-x photoanode reach as high as 80% and 97% at 1.23 VRHE, respectively, and the maximum incident photon-to-current efficiency reaches 90% at 400 nm. This work provides a new surface treatment strategy for the development of high-performance photoanodes in photoelectrochemical water splitting.
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