Влияние способа модификации TiO2 нанотрубок наночастицами Cu2O на их активность в реакции фотоэлектрохимического разложения воды

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Получены электроды на основе массивов нанотрубок TiO2, модифицированных Cu2O, полупроводником p-типа (p-Cu2O), для процесса фотоэлектрохимического разложения воды. Предложено использовать метод циклической вольтамперометрии (ЦВА) для осаждения наночастиц p-Cu2O, что позволяет добиться более равномерного распределения частиц по внутренней и внешней поверхности нанотрубок TiO2. Измерения эффективности преобразования фотонов в ток (IPCE) в области 365–660 нм показали, что предложенный метод существенно увеличивает фотоактивность в области видимого света по сравнению с известным методом потенциостатического осаждения. Величина IPCE составила 0.18% при длине волны 523 нм, что в 7 и 45 раз выше, чем для потенциостатически модифицированного и исходного образцов соответственно. В условиях постоянного облучения видимым светом с длиной волны 523 нм при потенциале 0.2 В (Ag/AgCl(нас.)) в течение 5 ч наблюдается переход Cu2O в CuO, что сопровождается снижением плотности фототока.

Об авторах

Н. А. Зосько

Институт химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: rtkm.1@mail.ru
Академгородок, 50, стр. 24, Красноярск, 660036 Россия

А. С. Александровский

Институт физики им. Л.В. Киренского ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет

Email: rtkm.1@mail.ru
Академгородок, 50, стр. 38, Красноярск, 660036 Россия; просп. Свободный, 79, Красноярск, 660041 Россия

Т. А. Кенова

Институт химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: kta@icct.ru
Академгородок, 50, стр. 24, Красноярск, 660036 Россия

М. А. Герасимова

Сибирский федеральный университет

Email: rtkm.1@mail.ru
просп. Свободный, 79, Красноярск, 660041 Россия

Н. Г. Максимов

Институт химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: rtkm.1@mail.ru
Академгородок, 50, стр. 24, Красноярск, 660036 Россия

А. М. Жижаев

Институт химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН

Email: rtkm.1@mail.ru
Академгородок, 50, стр. 24, Красноярск, 660036 Россия

О. П. Таран

Институт химии и химической технологии ФИЦ КНЦ СО РАН; Сибирский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: rtkm.1@mail.ru
Академгородок, 50, стр. 24, Красноярск, 660036 Россия; просп. Свободный, 79, Красноярск, 660041 Россия

Список литературы

  1. Huang C.-W., Nguyen B.-S., Wu J.C.S., Nguyen V.-H. // Int. J. Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 36. P. 18144. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.08.121
  2. Perathoner S., Centi G. // Stud. Surf. Sci. Catal. 2020. V. 179. P. 415. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-64337-7.00021-5
  3. Thakur A., Ghosh D., Devi P., Kim K.-H., Kumar P. // Chem. Eng. J. 2020. V. 397. 125415. https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.125415
  4. Berger T., Monllor-Satoca D., Jankulovska M., Lana-Villarreal T., Gómez R. // Chemphyschem. 2012. V. 13. № 12. P. 2824. https://doi.org/10.1002/cphc.201200073
  5. Qiu Y., Pan Z., Chen H., Ye D., Guo L., Fan Z., Yang S. // Sci. Bull. 2019. V. 64. № 18. P. 1348. https://doi.org/10.1016/j.scib.2019.07.017
  6. Macak J.M., Tsuchiya H., Ghicov A., Yasuda K., Hahn R., Bauer S., Schmuki P. // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2007. V. 11. № 1. P. 3. https://doi.org/10.1016/j.cossms.2007.08.004
  7. Wawrzyniak J., Grochowska K., Karczewski J., Kupracz P., Ryl J., Dołęga A., Siuzdak K. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 389. 125628. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125628
  8. Ampelli C., Tavella F., Perathoner S., Centi G. // Chem. Eng. J. 2017. V. 320. P. 352. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.03.066
  9. Hou X., Jiang S., Li Y. // Appl. Catal. B: Environ. 2019. V. 258. 117949. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.117949
  10. Zhu L., Ma H., Han H., Fu Y., Ma C., Yu Z., Dong X. // RSC Adv. 2018. V. 8. № 34. P. 18992. http://dx.doi.org/10.1039/C8RA02983K
  11. Szkoda M., Trzciński K., Nowak A.P., Coy E., Wicikowski L., Łapiński M., Siuzdak K., Lisowska-Oleksiak A. // Electrochim. Acta. 2018. V. 278. P. 13. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2018.05.015
  12. de Brito J.F., Tavella F., Genovese C., Ampelli C., Zanoni M.V.B., Centi G., Perathoner S. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. V. 224. P. 136. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.09.071
  13. Wang C.-C., Chou C.-Y., Yi S.-R., Chen H.-D. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44. № 54. P. 28685. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.09.133
  14. Tsui L.-K., Zangari G. // Electrochim. Acta. 2014. V. 128. P. 341. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.09.150
  15. Rousseau R., Glezakou V.-A., Selloni A. // Nat. Rev. Mater. 2020. V. 5. № 6. P. 460. https://doi.org/10.1038/s41578-020-0198-9
  16. Berger T., Lana-Villarreal T., Monllor-Satoca D., Gómez R. // Electrochem. Commun. 2006. V. 8. P. 1713. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2006.08.006
  17. Kim C., Kim S., Hong S.P., Lee J., Yoon J. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. № 21. P. 14370. http://dx.doi.org/10.1039/C6CP01799A
  18. Trang T.N.Q., Tu L.T.N., Man T.V., Mathesh M., Nam N.D., Thu V.T.H. // Composites, Part B. 2019. V. 174. 106969. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.106969
  19. Mor G.K., Varghese O.K., Wilke R.H.T., Sharma S., Shankar K., Latempa T.J., Choi K.-S., Grimes C.A. // Nano Lett. 2008. V. 8. № 7. P. 1906. https://doi.org/10.1021/nl080572y
  20. de Jongh P.E., Vanmaekelbergh D., Kelly J.J. // Chem. Commun. 1999. V. 12. P. 1069. http://dx.doi.org/10.1039/A901232J
  21. Garuthara R., Siripala W. // J. Lumin. 2006. V. 121. № 1. P. 173. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2005.11.010
  22. Han X., Han K., Tao M. // Electrochem. Solid-State Lett. 2009. V. 12. № 4. P. H89. https://doi.org/10.1149/1.3065976
  23. Qin Y., Zhang J., Wang Y., Shu X., Yu C., Cui J., Zheng H., Zhang Y., Wu Y. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 47669. http://dx.doi.org/10.1039/C6RA08891K
  24. Zhang J., Wang Y., Yu C., Shu X., Jiang L., Cui J., Chen Z., Xie T., Wu Y. // New J. Chem. 2014. V. 38. № 10. P. 4975. https://doi.org/10.1039/C4NJ00787E
  25. Tsui L.-K., Wu L., Swami N., Zangari G. // ECS Electrochem. Lett. 2012. V. 1. № 2. P. D15. https://dx.doi.org/10.1149/2.008202eel
  26. Zhao L., Dong W., Zheng F., Fang L., Shen M. // Electrochim. Acta. 2012. V. 80. P. 354. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.07.034
  27. Koiki B.A., Orimolade B.O., Zwane B.N., Nkosi D., Mabuba N., Arotiba O.A. // Electrochim. Acta. 2020. V. 340. 135944. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2020.135944
  28. Santamaria M., Conigliaro G., di Franco F., di Quarto F. // Electrochim. Acta. 2014. V. 144. P. 315. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2014.07.154
  29. Tsui L.-K., Zangari G. // Electrochim. Acta. 2013. V. 100. P. 220. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.07.058
  30. Liu Y., Zhou H., Li J., Chen H., Li D., Zhou B., Cai W. // Nano Micro Lett. 2010. V. 2. № 4. P. 277. https://doi.org/10.1007/BF03353855
  31. Lu H., Hu J., Zhang S., Long M., Tang A. // J. Electroanal. Chem. 2023. V. 949. 117842. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2023.117842
  32. Zos’ko N.A., Aleksandrovsky A.S., Kenova T.A., Gerasimova M.A., Maksimov N.G., Taran O.P. // ChemPhotoChem. 2023. V. 7. № 9. e202300100. https://doi.org/10.1002/cptc.202300100
  33. Wu L., Tsui L.-K., Swami N., Zangari G. // J. Phys. Chem. C. 2010. V. 114. № 26. P. 11551. https://doi.org/10.1021/jp103437y
  34. Siegfried M.J., Choi K.-S. // J. Electrochem. Soc. 2007. V. 154. № 12. P. D674. https://dx.doi.org/10.1149/1.2789394
  35. Stiedl J., Green S., Chassé T., Rebner K. // Appl. Spectrosc. 2018. V. 73. P. 59. https://doi.org/10.1177/0003702818797959
  36. Sun Y., Yan K.-P. // Int. J. Hydrogen Energy. 2014. V. 39. № 22. P. 11368. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2014.05.115
  37. Zhu H., Zhao M., Zhou J., Li W., Wang H., Xu Z., Lu L., Pei L., Shi Z., Yan S., Li Z., Zou Z. // Appl. Catal. B: Environ. 2018. V. 234. P. 100. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.04.040
  38. Zhang Z., Hedhili M.N., Zhu H., Wang P. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2013. V. 15. № 37. P. 15637. http://dx.doi.org/10.1039/C3CP52759J
  39. Tavella F., Ampelli C., Frusteri L., Frusteri F., Perathoner S., Centi G. // Catal. Today. 2018. V. 304. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.08.036
  40. Zhou X., Liu N., Schmuki P. // ACS Catal. 2017. V. 7. № 5. P. 3210. https://doi.org/10.1021/acscatal.6b03709
  41. Hou Y., Li X.Y., Zhao Q.D., Quan X., Chen G.H. // Appl. Phys. Lett. 2009. V. 95. № 9. 093108. https://doi.org/10.1063/1.3224181
  42. Musselman K.P., Wisnet A., Iza D.C., Hesse H.C., Scheu C., MacManus-Driscoll J.L., Schmidt-Mende L. // Adv. Mater. 2010. V. 22. № 35. P. E254. https://doi.org/10.1002/adma.201001455
  43. Chang S.-S., Lee H.-J., Park H.J. // Ceram. Int. 2005. V. 31. № 3. P. 411. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2004.05.027

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».