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Phosphorus Cation Doping: A New Strategy for Boosting Photoelectrochemical Performance on TiO2 Nanotube Photonic Crystals

机译：磷阳离子掺杂：提高TiO2纳米管光子晶体光电化学性能的新策略

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Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a promising technique for sustainable hydrogen generation. However, PEC performance on current semiconductors needs further improvement. Herein, a phosphorus cation doping strategy is proposed to fundamentally boost PEC performance on TiO2 nanotube photonic crystal (TiO2 NTPC) photo electrodes in both the visible-light region and full solar-light illumination. The self-supported P-TiO2 NTPC photoelectrodes are fabricated by a facile two-step electrochemical anodization method and subsequent phosphidation treatment. The Ti4+ is partially replaced by P cations (P5+) from the crystal lattice, which narrows the band gap of TiO2 and induces charge imbalance by the formation of Ti-O-P bonds. We believe the combination of unique photonic nanostructures of TiO2 NTPCs and P cation doping strategy will open up a new opportunity for enhancing PEC performance of TiO2-based photoelectrodes.
机译：光电化学（PEC）分解水是可持续产生氢的有前途的技术。但是，当前半导体上的PEC性能需要进一步提高。本文提出了一种磷阳离子掺杂策略，以从根本上提高可见光区域和全日光照明下TiO2纳米管光子晶体（TiO2 NTPC）光电极上的PEC性能。自支撑P-TiO2 NTPC光电极通过简便的两步电化学阳极氧化方法和随后的磷化处理制成。 Ti4 +被晶格中的P阳离子（P5 +）部分取代，这使TiO2的带隙变窄，并通过形成Ti-O-P键引起电荷不平衡。我们相信，TiO2 NTPCs独特的光子纳米结构与P阳离子掺杂策略的结合将为增强TiO2基光电极的PEC性能提供新的机会。

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