Pd-loaded Defective TiO2 Nanotube Arrays for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production Performance

doi:10.7503/cjcu20220206

Abstract

Abstract:

Pd-TNT-Ni catalysts with different metal Pd contents were obtained on Ni-doped defective state TiO₂ nanotube arrays（TNT-Ni） by photoreductive deposition method through oxygen vacancy induction. SEM， XPS， UV-Vis DRS， surface photovoltage（SPV）， PL and electrochemical tests were employed to investigate the effect of strong interactions between Pd and Ni-doped defective state TiO₂ nanotube arrays on their optical absorption properties and carrier separation and transport efficiency. The modulation mechanism of strong interaction on the regulation of the photocatalytic activity of the material was elucidated， and the action mechanism of Pd-enhanced Pd-TNT-Ni photocatalytic performance was proposed. The results demonstrated that the Pd nanoparticles prepared by photoreduction were 10—20 nm in size. The photoresponse of the Pd₁₂₀-TNT-Ni sample showed 4.22 mA/cm²， which was 3.7 times higher than that of the unloaded TNT-Ni sample（1.14 mA/cm²）. Meanwhile， Pd₁₂₀-TNT-Ni had the most excellent average hydrogen production rate（5.16 mmol·g^?1·h^?1）， which was nearly 12 times higher than that of the TNT catalyst（0.45 mmol·g^?1·h^?1）. It was shown that the strong interaction between Pd and defective TiO₂ nanotube arrays drove carrier separation and transport， while Pd as an electron trap and reactive site significantly improved the photocatalytic performance of the material， which had implications for the design and preparation of semiconductor materials with high photocatalytic activity.

Key words: Oxygen vacancy, Pd loading, Strong metal-support interaction, Defective state TiO₂ nanotube array, Photocatalytic hydrogen production

CLC Number:

O611

TrendMD:

JIANG Shan, SHEN Qianqian, LI Qi, JIA Husheng, XUE Jinbo. Pd-loaded Defective TiO₂ Nanotube Arrays for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Production Performance[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(10): 20220206.

Figures/Tables 6

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