Citation: Yuanxing Fang, Yiwen Ma, Xinchen Wang. Efficient development of Type-II TiO2 heterojunction using electrochemical approach for an enhanced photoelectrochemical water splitting performance[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2018, 39(3): 438-445. doi: 10.1016/S1872-2067(18)63037-2
				
			
			电化学制备异质二氧化钛结构增强其在光电分解水中转化效率
本文利用传统的三电极系统:0.05 mol/L的硫酸作为电解液,在加-0.5 V的偏压下进行.相比与已报道的还原手段,该电解液中质子的浓度相对比较低,可以保证这个还原过程逐步发生.电化学还原曲线可以明显反映二氧化钛还原的过程,尽管从扫描电子显微镜中很难观察到响应的区别,但是在该过程中,电极片的颜色发生了明显的变化.相应的,我们将这个系列的电极进行了光学和晶体学的研究,发现其在还原过程中,能带能够逐步减小.而在X射线衍测试当中,仅最终完全还原的得到的样品在20度左右出现两个额外的峰,可归结为还原状态的二氧化钛.电化学扫描进一步测试其能带的相应位置,证明了黑色被还原的二氧化钛和白色的原始二氧化钛是同时存在的.
最后将这个系列光电极光电催化分解水的性能进行了比较,发现在同等的测试条件下,形成异质结结构的二氧化钛具有最高的光催化效率,其值大约是白色二氧化钛的三倍,同时也比纯黑的二氧化钛增长了20%左右.另外,异质结结构的二氧化钛与黑色的相比,在可见光区域有相同的效率的同时具备更好的紫外光转化效率.最后,我们分析了异质结形成以后的相对应的能带结构,该结构能够更好的促进光吸收和转化.
English
Efficient development of Type-II TiO2 heterojunction using electrochemical approach for an enhanced photoelectrochemical water splitting performance
- 
							
- 
			
[1] A. Fujishima, K. Honda, Nature, 1972, 238, 37-38.
 - 
			
[2] A. Wolcott, W. A. Smith, T. R. Kuykendall, Y. P. Zhao, J. Z. Zhang, Small, 2009, 5, 104-111.
 - 
			
[3] W. C. Lee, G. E. Canciani, B. O. S. Alwhshe, Q. Chen, Int. J. Hydrogen Energy, 2016, 41, 123-131.
 - 
			
[4] W. C. Lee, Y. X. Fang, D. Commandeur, R. Qian, Z. T. Y. Al-Abdullah, Q. Chen, Nanotechnology, 2017, 28, 355402.
 - 
			
[5] M. Forster, R. J. Potter, Y. C. Ling, Y. Yang, D. R. Klug, Y. Li, A. J. Cowan, Chem. Sci., 2015, 6, 4009-4016.
 - 
			
[6] J. Yang, C. X. Bao, T. Yu, Y. F. Hu, W. J. Luo, W. D. Zhu, G. Fu, Z. S. Li, H. Gao, F. M. Li, Z. G. Zou, ACS Appl. Mater. Interfaces, 2015, 7, 26482-26490.
 - 
			
[7] T. W. Kim, K. Choi, Science, 2014, 343, 990-994.
 - 
			
[8] Y. Pihosh, I. Turkevych, K. Mawatari, T. Asai, T. Hisatomi, J. Uemura, M. Tosa, K. Shimamura, J. Kubota, K. Domen, T. Kitamori, Small, 10, 2014, 3692-3699.
 - 
			
[9] H. F. Zhang, W. W. Zhou, Y. P. Yang, C. W. Cheng, Small, 2017, 13, 201603840.
 - 
			
[10] Y. X. Fang, W. C. Lee, G. E. Canciani, T. C. Draper, Z. F. Al-Bawi, J. S. Bedi, C. C. Perry, Q. Chen, Mater. Sci. Eng. B, 2015, 202, 39-45.
 - 
			
[11] Z. A. Lan, Y. X. Fang, Y. F. Zhang, X. C. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 470-474.
 - 
			
[12] Y. X. Fang, X. C. Wang, Angew. Chem. Int. Ed., 2017, 56, 15506-15518.
 - 
			
[13] Y. X. Fang, Y. W. Ma, M. F. Zheng, P. J. Yang, A. M. Asiri, X. C. Wang, Coord. Chem. Rev., DOI: 10.1016/J.CCR.2017.09.013(2017).
 - 
			
[14] M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemann, Chem. Rev., 1995, 95, 69-96.
 - 
			
[15] X. F. Chen, X. C. Wang, X. Z. Fu, Energy Environ. Sci., 2009, 2, 872-877.
 - 
			
[16] X. B. Chen, L. Liu, F. Q. Huang, Chem. Soc. Rev., 2015, 44, 1861-1885.
 - 
			
[17] Z. Wang, C. Y. Yang, T. Q. Lin, H. Yin, P. Chen, D. Y. Wan, F. F. Xu, F. Q. Huang, J. H. Lin, X. M. Xie, M. H. Jiang, Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 5444-5450.
 - 
			
[18] F. Fabregat-Santiago, E. M. Barea, J. Bisquert, G. K. Mor, K. Shankar, C. A. Grimes, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 11312-11316.
 - 
			
[19] H. Li, Z. H. Chen, C. K. Tsang, Z. Li, X. Ran, C. K. Lee, B. Nie, L. X. Zheng, T. Hung, J. Lu, B. C. Pan, Y. Y. Li, J. Mater. Chem. A, 2013, 2, 229-236.
 - 
			
[20] G. M. Wang, Y. Yang, Y. C. Ling, H. Y. Wang, X. H. Lu, Y. C. Pu, J. Z. Zhang, Y. X. Tong, Y. Li, J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 2849-2855.
 - 
			
[21] Z. H. Zhang, M. N. Hedhili, H. B. Zhu, P. Wang, Phys. Chem. Chem. Phys., 2013, 15, 15637-15644.
 - 
			
[22] J. W. Yun, K. Y. Ryu, T. K. Nguyen, F. Ullah, Y. C. Park, Y. S. Kim, RSC Adv., 2017, 7, 6202-6208.
 - 
			
[23] X. Q. An, T. Li, B. Wen, J. W. Tang, Z. Y. Hu, L. M. Liu, J. H. Qu, C. P. Huang, H. J. Liu, Adv. Energy Mater., 2016, 6, 201502268.
 - 
			
[24] L. Yan, W. Zhao, Z. F. Liu, Dalton Trans., 2016, 45, 11346-11352.
 - 
			
[25] M. Wang, M. Pyeon, Y. Gonullu, A. Kaouk, S. H. Shen, L. J. Guo, S. Mathur, Nanoscale, 2015, 7, 10094-10100.
 - 
			
[26] S. Choudhary, S. Upadhyay, P. Kumar, N. Singh, V.R. Satsangi, R. Shrivastav, S. Dass, Int. J. Hydrogen Energy, 2012, 37, 18713-18730.
 - 
			
[27] X. C. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J. M. Carls-son, K. Domen, M. Antonietti, Nat. Mater., 2009, 8, 76-80.
 - 
			
[28] M. W. Zhang, Z. S. Luo, M. Zhou, G. G. Zhang, K. A. Alamry, L. A. Taib, A. M. Asiri, X. C. Wang, Appl. Catal. B, 2017, 210, 454-461.
 - 
			
[29] M. W. Zhang, X. C. Wang, Energy Environ. Sci., 2014, 7, 1902-1906.
 - 
			
[30] P. J. Yang, J. H. Zhao, W. Qiao, L. Li, Z. P. Zhu, Nanoscale, 2015, 7, 18887-18890.
 - 
			
[31] R. Asahi, T. Morikawa, H. Irie, T. Ohwaki, Chem. Rev., 2014, 114, 9824-9852.
 - 
			
[32] H. Meixner, U. Lampe, Sens. Actuators B, 1996, 33, 198-202.
 - 
			
[33] X. Y. Yang, A. Wolcott, G. M. Wang, A. Sobo, R. C. Fitzmorris, F. Qian, J. Z. Zhang, Y. Li, Nano Lett., 2009, 9, 2331-2336.
 - 
			
[34] M. C. K. Sellers, E. G. Seebauer, Thin Solid Films, 2011, 519, 2103-2110.
 - 
			
[35] J. M. Jimenez, G. R. Bourret, T. Berger, K. P. Mckenna, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 15956.
 - 
			
[36] T. Berger, T. Lana-Villarreal, D. Monllor-Satoca, R. Gómez, Electrochem. Commun., 2006, 8, 1713-1718.
 - 
			
[37] J. W. Yun, K. Y. Ryu, T. K. Nguyen, F. Ullah, Y. C. Park, Y. S. Kim, RSC Adv., 2017, 7, 6202-6208.
 - 
			
[38] Y. Zhou, M. Y. Leng, Z. Xia, J. Zhong, H. B. Song, X. S. Liu, B. Yang, J. P. Zhang, J. Chen, K. H. Zhou, J. B. Han, Y. B. Chen, J. Tang, Adv. Energy Mater., 2014, 4, 1301846.
 - 
			
[39] T. Lopes, L. Andrade, H. Ribeiro, A. Mendes, Int. J. Hydrogen Energy, 2010, 35, 11601-11608.
 - 
			
[40] Q. Kang, J. Y. Cao, Y. J. Zhang, L. Q. Liu, H. Xu, J. H. Ye, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 5766-5774.
 - 
			
[41] H. H. Ou, L. H. Lin, Y. Zheng, P. J. Yang, Y. X. Fang, X. C. Wang, Adv. Mater., 2017, 56, 10905-10910.
 - 
			
[42] J. N. Qin, S. B. Wang, H. Ren, Y. D. Hou, X. C. Wang, Appl. Catal. B, 2015, 179, 1-8.
 - 
			
[43] W. C. Lee, Y. X. Fang, J. F. C. Turner, J. S. Bedi, C. C. Perry, H. Y. He, R. Qian, Q. Chen, Sen. Actuators B, 2016, 237, 724-732.
 - 
			
[44] M. I. Setyawati, C. Y. Tay, D. T. Leong, Small, 2015, 11, 3458-3468.
 - 
			
[45] Y. Lei, H. M. Jia, W. W. He, Y. C. Zhang, L. W. Mi, H. W. Hou, G. S. Zhu, Z. Zheng, J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 17392-17395.
 - 
			
[46] T. Wang, W. W. Li, D. D. Xu, X. M. Wu, L. W. Cao, J. X. Meng, Chin. J. Catal., 2017, 38, 1184-1195.
 - 
			
[47] S. Toston, R. Camarillo, F. Martinez, C. Jimenez, J. Rincon, Chin. J. Catal., 2017, 38, 636-650.
 
 - 
			
 - 
							
							
							
							
							
						 
						扫一扫看文章
					计量
- PDF下载量: 4
 - 文章访问数: 1927
 - HTML全文浏览量: 86
 

下载: