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Photoelectrochemical performance of facet-controlled TiO2 nanosheets grown hydrothermally on FTO
Nanoscale Advances ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-12-21 , DOI: 10.1039/d0na01017k Fahimeh Shahvardanfard 1 , Gihoon Cha 1 , Nikita Denisov 1 , Benedict Osuagwu 1 , Patrik Schmuki 1, 2, 3
Nanoscale Advances ( IF 4.6 ) Pub Date : 2020-12-21 , DOI: 10.1039/d0na01017k Fahimeh Shahvardanfard 1 , Gihoon Cha 1 , Nikita Denisov 1 , Benedict Osuagwu 1 , Patrik Schmuki 1, 2, 3
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Single crystal anatase TiO2 nanosheets (TiO2-NSs) are grown hydrothermally on fluorine-doped tin oxide (FTO). By systematically changing the hydrothermal conditions such as reaction time, initial concentration of Ti precursor, F precursor, and HCl as an additive, a wide variety of TiO2-NSs, with different morphologies and faceting have been synthesized. For the different morphologies and different facet ratios (anatase S001/S001+101), the photoelectrochemical response is characterized and compared. We find that for photoanodes in neutral electrolytes, the magnitude of the photocurrent depends strongly on the growth parameters, that is, peak IPCEs can vary from 11.7% to 61%. For a wide range of parameters, the key parameter deciding on the photocurrent is the effective electrochemically active area of the electrode. Only for very high facet ratios >91%, the photoresponse can be strongly influenced by faceting – for samples with a S001/S001+101 of 91%, IPCE value of ≈84% is obtained. This work defines not only optimized synthesis conditions for a most effective growth of these single crystalline electrode, but also represents fundamental data for further applications of such electrodes.
中文翻译：
在 FTO 上水热生长的晶面控制的 TiO2 纳米片的光电化学性能
单晶锐钛矿 TiO 2纳米片 (TiO 2 -NSs) 在氟掺杂氧化锡 (FTO) 上水热生长。通过系统地改变反应时间、Ti前驱体、F前驱体的初始浓度和作为添加剂的HCl等水热条件，合成了具有不同形貌和刻面的多种TiO 2 -NSs。对于不同的形态和不同的刻面比（锐钛矿S 001 / S 001+101)，对光电化学响应进行了表征和比较。我们发现，对于中性电解质中的光阳极，光电流的大小很大程度上取决于生长参数，即峰值 IPCE 可以在 11.7% 到 61% 之间变化。对于广泛的参数，决定光电流的关键参数是电极的有效电化学活性面积。只有当刻面比率 >91% 时，光响应会受到刻面的强烈影响——对于S 001 / S 001+101为 91% 的样品，获得的 IPCE 值约为 84%。这项工作不仅为这些单晶电极的最有效生长定义了优化的合成条件，而且还代表了这些电极进一步应用的基础数据。
更新日期：2021-01-05
中文翻译：
在 FTO 上水热生长的晶面控制的 TiO2 纳米片的光电化学性能
单晶锐钛矿 TiO 2纳米片 (TiO 2 -NSs) 在氟掺杂氧化锡 (FTO) 上水热生长。通过系统地改变反应时间、Ti前驱体、F前驱体的初始浓度和作为添加剂的HCl等水热条件，合成了具有不同形貌和刻面的多种TiO 2 -NSs。对于不同的形态和不同的刻面比（锐钛矿S 001 / S 001+101)，对光电化学响应进行了表征和比较。我们发现，对于中性电解质中的光阳极，光电流的大小很大程度上取决于生长参数，即峰值 IPCE 可以在 11.7% 到 61% 之间变化。对于广泛的参数，决定光电流的关键参数是电极的有效电化学活性面积。只有当刻面比率 >91% 时，光响应会受到刻面的强烈影响——对于S 001 / S 001+101为 91% 的样品，获得的 IPCE 值约为 84%。这项工作不仅为这些单晶电极的最有效生长定义了优化的合成条件，而且还代表了这些电极进一步应用的基础数据。
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