研究目的
为解决TiO2光阳极在光电化学水分解中存在的光生载流子严重体相复合、析氧反应(OER)动力学迟缓以及可见光响应差的问题。
研究成果
CQDs/A/R-TiO2光阳极由于抑制了光生载流子的体相复合、改善了析氧反应动力学并增强了光捕获能力,展现出显著提升的光电化学性能。与原始TiO2相比,其光电流提升了11.72倍,起始电位负移了240毫伏。
研究不足
该研究聚焦于用碳量子点修饰二氧化钛光阳极及A/R-TiO2异质结的形成,但未探究其在工作条件下的长期稳定性或合成过程的可扩展性。
1:实验设计与方法选择:
本研究通过先在金红石相TiO2纳米棒上生长锐钛矿相TiO2纳米刺,再对其进行碳量子点(CQDs)表面修饰,制备了CQDs改性的锐钛矿/金红石相TiO2光阳极。
2:样品选择与数据来源:
实验样品包括原始TiO2、A/R-TiO2、CQDs/TiO2和CQDs/A/R-TiO2四种光阳极。
3:A/R-TiOCQDs/TiO2和CQDs/A/R-TiO2四种光阳极。 实验设备与材料清单:
3. 实验设备与材料清单:所用设备包括透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和电化学阻抗谱仪(EIS)。材料包括TiO2纳米棒、锐钛矿相TiO2纳米刺和碳量子点(CQDs)。
4:实验流程与操作步骤:
实验过程包含TiO2纳米棒合成、锐钛矿相TiO2纳米刺生长及CQDs表面修饰。通过线性扫描伏安法(LSV)、瞬态光电流响应和计时电流法评估光电化学(PEC)性能。
5:数据分析方法:
数据分析包括体相电荷分离效率(ηbulk)和表面电荷注入效率(ηsurface)的计算,以及电化学阻抗谱(EIS)奈奎斯特图的解析。
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