Tunable TiO2‐Heterophase Junctions for Studying and Enhancing Photocatalytic H2 Production Under Visible Light

Abstract

La performance photocatalytique du dioxyde de titane sous la lumière visible a été optimisée en préparant des composés hétérophasiques (contenant deux phases ou plus) par méthode d'hydrolyse en utilisant TiCl4 comme précurseur à différentes concentrations (0,5, 0,7, 1 et 2) pour ajuster les modes de condensation de Ti4+. Les propriétés structurelles et texturales de la multiphase TiO2 synthétisée ont été entièrement caractérisées par XRD, diffusion Raman, FTIR, BET, MEB-EDX, XPS, UV-vis diffus et spectroscopie EIS. L'augmentation de la quantité de précurseur TiCl4 a un effet significatif sur les jonctions hétérophasiques de la structure TiO2 et plus particulièrement sur les propriétés texturales et structurelles. La meilleure surface spécifique (131 m2/g) est observée pour l'échantillon à haute teneur en Ti (2 en Ti4+). La phase anatase (79%) n'est détectée que pour l'échantillon à 0,5 in Ti4+. Cependant, les phases rutile (R) et brookite (B) sont présentes pour les échantillons à 0,7, 1 et 2 teneurs en Ti. D'une part, la bande interdite de 2,9 eV permet au dioxyde de titane d'être actif sous la lumière visible. D'autre part, la présence d'une jonction hétérophase rutile/brookite contribue de manière significative à l'amélioration des sites actifs pour la réaction photocatalytique. L'efficacité de la séparation des électrons et des trous photogénérés contribue à la performance de l'évolution photocatalytique sous lumière visible pour la production d'hydrogène. L'échantillon optimal (teneur de 0,7 en espèces Ti+4) qui comporte dans sa structure 52% de phases rutiles et 46% de phases brookites a présenté l'activité photocatalytique la plus élevée avec une génération d'hydrogène de 230 µmol/h, attribuée aux jonctions hétérophases R52/B46, à la taille élevée des pores de 20,60 nm et à l'énergie relativement faible de la bande interdite de 2,974 eV. Ce travail ouvre de nouveaux horizons sur la création et l'étude d'un TiO2 multiphase qui fonctionne sous la lumière visible dans les domaines des énergies renouvelables et divers autres domaines.