Abstract We present the remarkable plasmon-enhanced photoelectrochemical (PEC) water splitting activity by swapping the gold (Au) clusters position at TiO2 interface. Specifically, we propose novel and strategic Au clusters functionalized TiO2 thin films (Au/TiO2 and TiO2/Au) as a potential photoelectrode to regulate the charge carrier generation and transportation by creating progressive localized electric field and surface plasmon resonance platforms. Firstly, XRD results suggests that significant structural changes in the preferred (101) plane of anatase TiO2 with respect to Au (111). Furthermore, we have carried out XPS spectra to confirm the presence of Ti, O and Au anchoring sites. Moreover, FESEM images revealed successful distribution of Au clusters on and under the TiO2 surface. Interestingly, optical transmittance was effectively varied by the Au clusters position. As a result, C-V, I-V and I-t studies accurately demonstrated the establishing of localized electric field at the Au cluster-TiO2 interface, which yielded remarkable charge carrier generation and long-term stability by the Au/TiO2 photoelectrode than TiO2/Au. As evidenced from the above results, the tailored Au/TiO2 sequence exhibits superior PEC water splitting activity through establishing the trapping of incident light due to the confinement of Au clusters under the TiO2. Comprehensively, the optimization of the above findings represents an interesting route to develop the novel energy conversion devices for water splitting application.

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电荷载流子产生和控制等离子体 Au 簇功能化 TiO 2 薄膜以增强可见光水分解活性

摘要 我们通过交换 TiO2 界面处的金 (Au) 簇位置来展示显着的等离子体增强光电化学 (PEC) 水分解活性。具体而言，我们提出了新颖且具有战略意义的 Au 簇功能化 TiO2 薄膜（Au/TiO2 和 TiO2/Au）作为潜在的光电极，通过创建渐进式局部电场和表面等离子体共振平台来调节电荷载流子的产生和传输。首先，XRD 结果表明锐钛矿 TiO2 的优选 (101) 平面相对于 Au (111) 发生了显着的结构变化。此外，我们还进行了 XPS 光谱以确认 Ti、O 和 Au 锚定位点的存在。此外，FESEM 图像揭示了 TiO2 表面上和下 Au 簇的成功分布。有趣的是，Au簇位置有效地改变了光透射率。因此，CV、IV 和It 研究准确地证明了在Au 簇-TiO2 界面处建立了局域电场，与TiO2/Au 相比，Au/TiO2 光电极产生了显着的电荷载流子生成和长期稳定性。从上述结果可以看出，由于 Au 团簇被限制在 TiO2 之下，通过建立入射光的捕获，定制的 Au/TiO2 序列表现出优异的 PEC 水分解活性。综合而言，上述发现的优化代表了开发用于水分解应用的新型能量转换装置的有趣途径。IV和It研究准确地证明了在Au簇-TiO2界面处建立局部电场，Au/TiO2光电极比TiO2/Au产生显着的电荷载流子产生和长期稳定性。从上述结果可以看出，由于 Au 团簇被限制在 TiO2 之下，通过建立入射光的捕获，定制的 Au/TiO2 序列表现出优异的 PEC 水分解活性。综合而言，上述发现的优化代表了开发用于水分解应用的新型能量转换装置的有趣途径。IV和It研究准确地证明了在Au簇-TiO2界面处建立局部电场，Au/TiO2光电极比TiO2/Au产生显着的电荷载流子产生和长期稳定性。从上述结果可以看出，由于 Au 团簇被限制在 TiO2 之下，通过建立入射光的捕获，定制的 Au/TiO2 序列表现出优异的 PEC 水分解活性。综合而言，上述发现的优化代表了开发用于水分解应用的新型能量转换装置的有趣途径。由于 TiO2 下 Au 簇的限制，定制的 Au/TiO2 序列通过建立入射光的捕获而表现出优异的 PEC 水分解活性。综合而言，上述发现的优化代表了开发用于水分解应用的新型能量转换装置的有趣途径。由于 TiO2 下 Au 簇的限制，定制的 Au/TiO2 序列通过建立入射光的捕获而表现出优异的 PEC 水分解活性。综合而言，上述发现的优化代表了开发用于水分解应用的新型能量转换装置的有趣途径。