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Crystal Facet Engineering of TiO_(2) Nanostructures for Enhancing Photoelectrochemical Water Splitting with BiVO_(4) Nanodots

引用

Nano-Micro Letters 2022年第3期14卷 201-215页

作者： Mi Gyoung Lee Jin Wook Yang Hoonkee park Cheon Woo Moon Dinsefa M.Andoshe jongseong park Chang‑Ki Moon Tae Hyung Lee Kyoung Soon Choi Woo Seok Cheon Jang‑Joo Kim Ho Won Jang Department of Materials Science and Engineering Research Institute of Advanced MaterialsSeoul National UniversitySeoul 08826Republic of Korea Department of Chemistry and Nanoscience Ewha Womans UniversitySeoul 03693Republic of Korea National Research Facilities and Equipment Center Korea Basic Science InstituteDaejeon 34133Republic of Korea Advanced Institute of Convergence Technology Seoul National UniversitySuwon 16229Republic of Korea

Although bismuth vanadate(BiVO4)has been promising as photoanode material for photoelectrochemical water splitting,its charge recombination issue by short charge diffusion length has led to various studies about heterostructure photoanodes.As a hole blocking layer of BiVO4,titanium dioxide(TiO_(2)) has been considered unsuitable because of its relatively positive valence band edge and low electrical conductivity.Herein,a crystal facet engineering of TiO_(2) nanostructures is proposed to control band structures for the hole blocking layer of BiVO4 nanodots.We design two types of TiO_(2) nanostructures,which are nanorods(NRs)and nanoflowers(NFs)with different(001)and(110)crystal facets,respectively,and fabricate BiVO4/TiO_(2) heterostructure photoanodes.The BiVO4/TiO_(2) NFs showed 4.8 times higher photocurrent density than the BiVO4/TiO_(2) NRs.Transient decay time analysis and time-resolved photoluminescence reveal the enhancement is attributed to the reduced charge recombination,which is originated from the formation of type II band alignment between BiVO4 nanodots and TiO_(2) NFs.This work provides not only new insights into the interplay between crystal facets and band structures but also important steps for the design of highly efficient photoelectrodes.

关键词： Crystal facet control Bismuth vanadate Titanium dioxide Heterojunction Water splitting

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