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Effect of Anodization Parameters on the Surface Morphology and Photoelectrochemical Properties of TiO2 Nanotubes

机译：阳极氧化参数对TiO 2 纳米管表面形貌和光电化学性能的影响

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Titanium sheets are anodized to prepare titanium dioxide nanotubes (TiO2 NTs) with varying chemical polishing times, anodizing voltages, anodizing times and NH4F electrolyte concentrations. The surface morphology of the TiO2 NTs is observed by a Scanning Electron Microscope (SEM) and used to characterize the inner diameter (di), centre to centre distance (l) and wall thickness (w). The photoelectrochemical performance of TiO2 NT arrays is described by measurements of the photocurrent density and the incident photon to current efficiency (IPCE). The data show l can be controlled by the anodizing voltage; in contrast, di and w are influenced by the anodizing time and NH4F electrolyte concentration. Furthermore, the effects of the anodization parameters on the TiO2 NTs’ surface morphology were determined to influence each other. Using the optimum condition of an anodizing voltage of 60 V at 60 min in 0.125 mass % NH4F ethylene glycol, TiO2 NTs were fabricated that showed a photocurrent density of 90.42 μA /cm2 and maximum IPCE of 18.76 % at 300 nm. The results indicate that the effects of the anodization parameters on the photocurrent response of TiO2 NTs are primarily achieved through control of the wall thickness and the ratio of the diameter to the wall thickness (di / w). For a wall thickness that is greater than a critical value, the ratio di / w can reach a range in which the TiO2 NTs show a high photocurrent output.
机译：阳极氧化钛片以制备具有不同的化学抛光时间，阳极氧化电压，阳极氧化时间和NH4F电解质浓度的二氧化钛纳米管（TiO2 NTs）。 TiO2 NTs的表面形态通过扫描电子显微镜（SEM）观察，并用于表征内径（di），中心至中心距离（l）和壁厚（w）。通过测量光电流密度和入射光子对电流效率（IPCE）来描述TiO2 NT阵列的光电化学性能。数据表明，l可由阳极氧化电压控制;相反，di和w受阳极氧化时间和NH4F电解质浓度的影响。此外，确定了阳极氧化参数对TiO2 NTs表面形态的影响是相互影响的。使用在0.125质量％NH4F乙二醇中60分钟的60 V阳极氧化电压的最佳条件，制备了TiO2 NTs，其在300 nm下的光电流密度为90.42μA/ cm2，最大IPCE为18.76％。结果表明，阳极氧化参数对TiO2 NTs光电流响应的影响主要是通过控制壁厚和直径与壁厚之比（di / w）实现的。对于大于临界值的壁厚，比率di / w可以达到TiO2 NTs显示出高光电流输出的范围。

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