制御した局所高速熱アニーリングにより水素化したH-TiO<sub>2</sub>ナノロッドの光電気化学挙動の向上

WANG Xiaodan; ESTRADE Sonia; LIN Yuanjing; YU Feng; LOPEZ-CONESA Lluis; ZHOU Hao; GURRAM Sanjeev Kumar; PEIRO Francesca; FAN Zhiyong; SHEN Hao; SHEN Hao; SCHAEFER Lothar; BRAEUER Guenter; WAAG Andreas

文献

J-GLOBAL ID：201702211188786867 整理番号：17A1003936

制御した局所高速熱アニーリングにより水素化したH-TiO₂ナノロッドの光電気化学挙動の向上

Enhanced Photoelectrochemical Behavior of H-TiO₂ Nanorods Hydrogenated by Controlled and Local Rapid Thermal Annealing

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資料名：
巻： 12 号： 1 ページ： 12:336 (WEB ONLY) 発行年： 2017年12月
JST資料番号： U7001A ISSN： 1931-7573 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

H-ドープTiO₂(H-TiO2)は,その独特な結晶コア-不規則シェルナノ構造とその結果としてのコア-シェルホモ界面間の伝導挙動の向上により,高い光電気化学(PEC)性能が最近実証された。H-TiO₂を得るために高温水素炉管アニール,高圧水素アニール,水素プラズマ支援反応,アルミニウム還元および電気化学的還元などの様々な水素化手法が開発されているが,依然として水素化手法には制御方法が不足している。H-TiO₂のPEC性能を改善し,強化されたPEC性能の物理的な洞察を理解するために,すべての処理パラメータ(温度,時間および水素フラックス)の正確な制御を試みた。ここでは,従来の非RTA処理で観察された典型的なTiO₂ナノロッド/FTOシステムのFTOの劣化問題に取組むために,F:SnO₂(FTO)基板上に成長させた水素化コア-シェルH-TiO₂ナノロッドを調製するための制御された高速熱アニーリング(RTA)手法を初めて報告した。RTA法でFTOを劣化させることなく,H-TiO₂ナノロッドの光電気化学的挙動に対する不規則シェルの役割を理解するために,アニーリング温度,構造,光学および光電気化学的性質の間の本質的な関係を系統的に調べた。PEC性能の改善が,1)バンドギャップを3.0から2.9eVに狭くしたこと;2)不規則な殻の三次元形態と粗い表面により誘導される可視領域における改善された光吸収;3)適切なドナー密度の増加;4)水素化後の不規則なシェル形成による電子-正孔の分離と注入効率の向上に起因することを示した。本研究で開発したRTA手法は光触媒,水分解による水素生成,太陽エネルギー変換などの重要な用途のTiO₂ナノロッド/FTOシステムの水素化処理に適する。(翻訳著者抄録)

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電気化学反応

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制御した局所高速熱アニーリングにより水素化したH-TiO2ナノロッドの光電気化学挙動の向上

制御した局所高速熱アニーリングにより水素化したH-TiO₂ナノロッドの光電気化学挙動の向上