Hydrogen-Treated TiO2 Nanowire Arrays for Photoelectrochemical Water Splitting

光电流 纳米线 分解水 材料科学 能量转换效率 氢 光电子学 光催化 分析化学(期刊) 纳米技术 化学 催化作用 色谱法 生物化学 有机化学
作者
Gongming Wang,Hanyu Wang,Yichuan Ling,Yuechao Tang,Xunyu Yang,Robert C. Fitzmorris,Changchun Wang,Jin Z. Zhang,Yat Li
出处
期刊:Nano Letters [American Chemical Society]
卷期号:11 (7): 3026-3033 被引量:2530
标识
DOI:10.1021/nl201766h
摘要

We report the first demonstration of hydrogen treatment as a simple and effective strategy to fundamentally improve the performance of TiO(2) nanowires for photoelectrochemical (PEC) water splitting. Hydrogen-treated rutile TiO(2) (H:TiO(2)) nanowires were prepared by annealing the pristine TiO(2) nanowires in hydrogen atmosphere at various temperatures in a range of 200-550 °C. In comparison to pristine TiO(2) nanowires, H:TiO(2) samples show substantially enhanced photocurrent in the entire potential window. More importantly, H:TiO(2) samples have exceptionally low photocurrent saturation potentials of -0.6 V vs Ag/AgCl (0.4 V vs RHE), indicating very efficient charge separation and transportation. The optimized H:TiO(2) nanowire sample yields a photocurrent density of ∼1.97 mA/cm(2) at -0.6 V vs Ag/AgCl, in 1 M NaOH solution under the illumination of simulated solar light (100 mW/cm(2) from 150 W xenon lamp coupled with an AM 1.5G filter). This photocurrent density corresponds to a solar-to-hydrogen (STH) efficiency of ∼1.63%. After eliminating the discrepancy between the irradiance of the xenon lamp and solar light, by integrating the incident-photon-to-current-conversion efficiency (IPCE) spectrum of the H:TiO(2) nanowire sample with a standard AM 1.5G solar spectrum, the STH efficiency is calculated to be ∼1.1%, which is the best value for a TiO(2) photoanode. IPCE analyses confirm the photocurrent enhancement is mainly due to the improved photoactivity of TiO(2) in the UV region. Hydrogen treatment increases the donor density of TiO(2) nanowires by 3 orders of magnitudes, via creating a high density of oxygen vacancies that serve as electron donors. Similar enhancements in photocurrent were also observed in anatase H:TiO(2) nanotubes. The capability of making highly photoactive H:TiO(2) nanowires and nanotubes opens up new opportunities in various areas, including PEC water splitting, dye-sensitized solar cells, and photocatalysis.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Mark123完成签到,获得积分10
1秒前
奋斗的曼容完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
周周发布了新的文献求助10
5秒前
彪壮的无声完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
aggieco完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
koutianle发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
遇橙完成签到,获得积分10
10秒前
末时完成签到 ,获得积分10
11秒前
11秒前
15275785982发布了新的文献求助20
11秒前
南相发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
Jimmy完成签到,获得积分10
12秒前
虚心沂完成签到,获得积分10
13秒前
14秒前
dgbsw完成签到,获得积分10
15秒前
77777发布了新的文献求助10
16秒前
滴滴答答的应助被复杂代萱采纳,获得10
16秒前
Xiao悔完成签到,获得积分10
16秒前
毛豆爹发布了新的文献求助10
17秒前
expuery完成签到,获得积分10
18秒前
19秒前
aa完成签到,获得积分10
19秒前
lingo完成签到 ,获得积分10
20秒前
隐形曼青的应助被欣慰冬亦采纳,获得10
21秒前
南相完成签到,获得积分20
22秒前
可耐的一手完成签到,获得积分10
25秒前
搜集达人的应助被chemhub采纳,获得10
25秒前
longli发布了新的文献求助10
25秒前
25秒前
wang完成签到 ,获得积分10
27秒前
Zilaap的应助被洁净的谷兰采纳,获得10
28秒前
科目三的应助被77777采纳,获得10
29秒前
阿Q发布了新的文献求助10
29秒前
Ayuyu发布了新的文献求助10
31秒前
Zilaap的应助被缥缈小夏采纳,获得10
31秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Stochastic Models in Operations Research,Vol. 2 600
Organizational Behavior 510
桑白皮エキスの実験的, 臨床的育毛効果について 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8043518
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9475779
关于积分的说明 21280452
捐赠科研通 7611555
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3391890
关于科研通互助平台的介绍 2523506
邀请新用户注册赠送积分活动 2429710