Performance of Magnéli phase Ti4O7 and Ti3+ self-doped TiO2 as oxygen vacancy-rich titanium oxide anodes: Comparison in terms of treatment efficiency, anodic degradative pathways, and long-term stability

电化学 材料科学 阳极 无机化学 电解质 氧化物 极化(电化学) 兴奋剂 化学 电极 冶金 物理化学 光电子学
作者
Minjeong Kim,Jaemin Choi,Woonghee Lee,Yong-Yoon Ahn,Hangil Lee,Kangwoo Cho,Jaesang Lee
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:337: 122993-122993 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.122993
摘要

This study compared hydrogen annealing and cathodic polarization (producing Magnéli phases and Ti3+ self-doped TiO2, respectively) as strategies to fabricate electrically conducting titanium oxides through oxygen non-stoichiometry creation for anodic water treatment. Electrochemical characterization techniques suggested that Ti4O7 best-suited for redox electrocatalysis among the Magnéli phases exhibited higher electrical conductivity than the self-doped TiO2. This aligned with the superiority of Ti4O7 over the self-doped TiO2 in chlorine evolution and anodic organic oxidation. Hydroxyl radical primarily contributed to anodic oxidation by two conductive titanium oxides at sulfate-based electrolyte, based on the retarding effects of radical scavengers, multi-activity assessment, electron paramagnetic resonance spectral features, and product distribution. Repetitive batch experiments and long-term tests in continuous operation mode demonstrated that self-doped TiO2 underwent more drastic performance reduction than Ti4O7. This accorded with the self-doped TiO2 being more vulnerable to activity loss, chemical alteration, and structural damage during prolonged application.
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