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Efficient Photochemical Water Splitting by a Chemically Modified n-TiO 2

可见光谱 分解水 金红石 二氧化钛 材料科学 氧气 带隙 光催化 波长 能量转换效率 光化学 化学 光电子学 生物化学 催化作用 有机化学 冶金
作者
Shahed U. M. Khan,Mofareh Al‐Shahry,William B. Ingler
出处
期刊:Science [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:297 (5590): 2243-2245 被引量:4002
标识
DOI:10.1126/science.1075035
摘要

Although n-type titanium dioxide (TiO 2 ) is a promising substrate for photogeneration of hydrogen from water, most attempts at doping this material so that it absorbs light in the visible region of the solar spectrum have met with limited success. We synthesized a chemically modified n-type TiO 2 by controlled combustion of Ti metal in a natural gas flame. This material, in which carbon substitutes for some of the lattice oxygen atoms, absorbs light at wavelengths below 535 nanometers and has a lower band-gap energy than rutile (2.32 versus 3.00 electron volts). At an applied potential of 0.3 volt, chemically modified n-type TiO 2 performs water splitting with a total conversion efficiency of 11% and a maximum photoconversion efficiency of 8.35% when illuminated at 40 milliwatts per square centimeter. The latter value compares favorably with a maximum photoconversion efficiency of 1% for n-type TiO 2 biased at 0.6 volt.
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