碳量子点修饰的锐钛矿/金红石TiO2光阳极，其光电化学性能显著提升

摘要： 二氧化钛（TiO?）是极具前景的光电化学（PEC）水分解光阳极材料，但光生载流子的严重体相复合、缓慢的析氧反应（OER）动力学以及较差的可见光响应是其主要瓶颈问题。本研究通过先在金红石相TiO?纳米棒上生长锐钛矿相TiO?纳米刺，再进一步表面修饰碳量子点（CQDs），设计出碳量子点修饰的锐钛矿/金红石TiO?光阳极（CQDs/A/R-TiO?）。结果表明：A/R-TiO?异质结显著抑制了光生载流子的体相复合；进一步引入CQDs后，OER动力学和光吸收性能均获得大幅提升。在0.6 V（vs. RHE）电位下，CQDs/A/R-TiO?的体相电荷分离效率（ηbulk）和表面电荷注入效率（ηsurface）分别是原始TiO?的1.69倍和5.74倍，其光电流密度提升11.72倍，起始电位负移240 mV。