Bu tədqiqat, yüksək təzyiqli polad otoklav istifadə etmədən gəniş sahəli titan dioksid (TiO₂) nanorod fotoanodlar üretmənin mümkün olup olmadığını araştırmaktadır. Tədqiqatçılar, FTO ilətkən cam üzərində 100 °C’de və 4 saat müddətyle uygulanan Petri kabı tabanlı hidrotermal büyütmeyi; təxminən 2 nm kalınlığında Al₂O₃ səth passivləşdirməu və elektrokimyəvi reduksiya işlemiyle birleştirmiştir. Optimize edilən TiO₂/Al₂O₃-ER fotoanod, 1,23 V_RHE potansiyelinde 2,35 mA cm^-2 fotocərəyan sıxlığına və %96,7 səth yük ayrılması səmərəliliyine ulaşmıştır. Bununla yanaşı ölçümler xarici potənsial uygulanan üç elektrodlu laboratoriya hüceyrəsinde gerçekleştirilmiş; tarafsız tam hüceyrə güneştən hidrogəne səmərəliliyi və nicel hidrogən istehsal hızı müəyyən edilməmişdir.

İstehsal metodinin ilk aşaması, gözənekli və konik uçlara sahip rutil TiO₂ nanorod diziləri oluşturmuştur. Yazarların önerdiği mekanizmaya görə yüksək eğrilikli uçlar yerel elektrik alanını güçləndirerek OH^- iyonlarının etkin bölgelere taşınmasını və oksigən oluşum tepkimesini kolaylaştırmaktadır. Nanorodlardaki 5–35 nm aralığında bildirilən mezogözənekler ise elektrod-elektrolit temasını və elektrokimyasal kimi etkin səth alanını artırmaktadır. Yerel elektrik alan mekanizması birbaşa alan ölçümü və ya ədədi elektrik alan haritasıyla doğrulanmamış; şəkil və performans nəticələrindan hareketle önerilmiştir.

Yaklaşık 2 nm’lik amorf Al₂O₃ örtük, səth qüsurlarını passivləşdir ederek fotoüretilmiş yüklerin səthde yənidən birləşməsini azaltmıştır. Ardından uygulanan elektrokimyəvi reduksiya, oksigən vakansiyası/Ti³⁺ nisbətlarını yükselterek elektron ilətimini və arayüz yük aktarımını geliştirmiştir. Çıplak TiO₂ fotoanodta 1,72 mA cm^-2 olan fotocərəyan, Al₂O₃ örtüklə 2,03 mA cm^-2’ye və reduksiya işlemindən sonra 2,35 mA cm^-2’ye çıkmıştır.

Optimize fotoanod 50 saatlik kesintisiz aydınlatma sonunda başlanğıc fotocərəyanının %96,8’ini korumuştur. Ayrıca 10 × 10 cm² boyutunda bir fotoanod üretilmiş və üç elektrodun paralel istifləndiği düzənekte toplam akım sıxlığı 3,82 mA cm^-2 kimi ölçülmüşdür. Ancaq 100 cm² nümunənin alan gənelindeki fotocərəyan paylanması, toplam qaz istehsali, böyük alan kararlılığı və seri istehsal xərci ölçülməmişdir. Buna görə tədqiqat miqyas böyütmə üçün vacib bir istehsal edilə bilmə gösterimi sunmakta, fakat sənaye tətbiqyı hənüz təsdiqləmir.

Araştırmanın əsas problemi nedir?

Fotoelektrokimyasal suyun parçalanması, yarımkeçirici elektrodların işıq ənerjisini kullanarak suyu hidrogən və oksigəne ayırmasını amaçlayan bir ənerji dönüşüm metodidir. Fotoanotta oksigən oluşum tepkimesi, qarşı elektrod tarafında ise hidrogən oluşum tepkimesi gerçekleşir.

Bir fotoanod işıq soğurduğunda elektron-dəlik çiftleri oluşturur. Elektronların və dəliklərin faydalı tepkimelere katılabilmesi üçün şu aşamaların birlikte etkin olması gerekir:

• Işığın yarımkeçirici tarafından soğurulması,
• Elektron və dəliklərin malzeme üçündə birbirindən ayrılması,
• Yüklerin yənidən birləşmədən ilgili səthe taşınması,
• Yüzeye ulaşan dəliklərin suyu və ya OH^- iyonlarını oksitlemesi,
• Oluşan elektronların dış devre üzərindən karşı elektroda aktarılması.

TiO₂; aşağı xərci, kimyasal kararlılığı və ətraf mühit açıdan görəce uygun struktursı nedəniyle ən yaygın fotoanod malzemelerindən biridir. Buna karşılık gəniş zolaq aralığı, güneş işığının böyük bölümündən yararlanılmasını həddlar. Düşük taşıyıcı hareketliliği və səth qüsurları da elektronlarla dəliklərin faydalı tepkimeye katılmadan yənidən birləşməsine nedən olabilir.

Tədqiqatın ikinci problemi istehsal ölçeğidir. Geləneksel hidrotermal nanorod istehsali çoğunlukla yüksək basınca dayanıklı kapalı otoklavlar üçündə gerçekleştirilir. Otoklav hacmi, işlənebiləcek FTO camın boyutunu həddlandırabilir. Buhar biriktirme gibi alternatifler ise daha karmaşık və ya pahalı ekipman gerektirebilir.

Tədqiqatçılar bu nedənle iki sorunu birlikte ele almaktadır:

1. Otoklav olmadan gəniş sahəli və düzgün TiO₂ nanorod fotoanod üretiləbilir mi?
2. Ölçeklənebilir istehsal korunurkən yük ayrılmasısı, səth tepkimesi və sabitlik nasıl geliştiriləbilir?

Tədqiqatın önerdiği üçlü geliştirme stratejisi

Tədqiqat tek bir değişikliğe değil, birbirini tamamlayan üç struktur və kimyasal müdahaleye dayanmaktadır:

Bu üç biləşən eyni fiziksel etkidən sorumlu değildir. Al₂O₃ esas kimi səth passivləşdirməuna, reduksiya işlemi ise malzemənin iç və səthe yakın bölgelerindeki qüsur mühəndisliğine istiqaməteliktir. Mezogözənekli mimari ise reaksiyona açık alanı və taşıma yollarını değiştirmektedir.

Petri kabı tabanlı istehsal metodi

FTO, flor katkılı kalay oksit kaplı ilətkən camdır və fotoanodun işıq alan elektriksel tabanı kimi istifadə edilmişdir. FTO nümunəleri əvvəl deiyonize su, etanol və asetonda ultrasonik kimi temizlənmiştir.

Hidrotermal çözelti şu biləşənlerle hazırlanmıştır:

• 30 mL deiyonize su,
• 20 mL etanol,
• 50 mL, %36–38 dçıxışli hidroklorik asit,
• 4,5 mL titanyum bütoksit.

Su və etanol hidroklorik asitle karıştırılmış, beş dakika karıştırıldıktan sonra titanyum bütoksit eklənmiş və karıştırma on dakika daha sürdürülmüştür. FTO cam çözeltiye daldırılmış və elektrikli fırında 100 °C’de dört saat tutulmuştur.

Bu aşamada geləneksel paslanmaz polad otoklav yerine cam Petri kabı istifadə edilmişdir. İşlem yüksək təzyiqli otoklav gerektirmese de istehsal rotasının bütünü aşağı sıcaklıklı değildir. Nanorodlar yıkandıktan sonra kristal strukturyı geliştirmek amacıyla 750 °C’de 30 dakika tavlanmıştır.

Etanolün istehsaldeki rolü

Öncü çözeltiye 20 mL etanol eklənmesi fotocərəyan performansı baxımından kritik tapılmışdır. Etanol kullanılmayan və ya uygun olmayan koşuldaki dəyər 0,77 mA cm^-2 ikən optimallaşdırılmış etanol miktarıyla 1,72 mA cm^-2 elde edilmiştir.

Tədqiqatçılar etanolün suyun bir bölümünü ikame ederek daha kısa müddətde yoğun TiO₂ film büyümesini kolaylaştırdığını qeyd edir. Farklı etanol miktarlarına ait ayrıntılı eğrilər Şəkil S9’a istiqamətləndirilmiş, ancaq destekleyici şəkil yüklənən dosyada mövcud deyil.

Al₂O₃ passivləşdirmə tabakası nasıl hazırlanmıştır?

TiO₂ nanorod kaplı FTO, 5 mM Al(NO₃)₃ sulu çözeltisine dört dakika daldırılmıştır. Numune daha sonra havada 200 °C’de bir saat tavlanmıştır.

Daldırma müddəti çox kısa olduğunda səthin tam kaplanamadığı, çox uzun olduğunda ise gözəneklerin kapanabildiği, işıq udulmanın zayıflayabildiği və yük aktarım dirəncinin artabildiği qeyd edilir. Ayrıntılı müddət optimallaşdırmau Şəkil S11’de məlumatlmiş olmakla birlikte söz konusu şəkil yüklənən PDF’de mövcud deyil.

Elektrokimyasal reduksiya nasıl tətbiq edilmişdir?

TiO₂/Al₂O₃ fotoanodlar 1 M KOH üçündə Ag/AgCl referans elektroduna görə -0,5 V sabit potansiyelde indirgənmiştir. İncelənən müddətler 0, 30, 60, 120 və 180 saniyedir.

İşlemin amacı TiO₂ kafesindən oksigən uzaklaştırarak oksigən vakansiyaları oluşturmak və Ti⁴⁺ türlerinin bir bölümünü Ti³⁺ durumuna reduksiyaktir. Çok uzun reduksiya müddətinin ekstremal qüsur oluşumuna və kristal bütünlüğünün bozulmasına nedən olabildiği belirtilmiştir.

Optimize edilən nihai nümunənin tam reduksiya müddəti ana metinde açık biçimde yazılmamış, Şəkil S12’deki optimallaşdırmaa istiqamətləndirilmiştir. Destekleyici şəkil yüklənən dosyada bulunmadığından müddət təxmin edilməmişdir.

Nanorodların morfolojisi

SEM görüntülerinde nanorodların təxminən 400–600 nm uzunluğunda və 100–170 nm çapında olduğu qeyd edilir. Kesit SEM görüntüsündeki işaretleme toplam film kalınlığını təxminən 862 nm kimi göstərir. Bireysel nanorod uzunluğu ilə toplam örtük kalınlığı arasındaki bu fərq, alt tabaka üzərindəki büyüme düzəni və görüntüde ölçülən toplam katmanla ilişkili olabilir; tədqiqat bu iki ölçümü ayrıca uzlaştırmamıştır.

Üsttən görünümde nanorodlar sık biçimde bir araya gelmiş, yuvarlaklaşmış və ya sivrilən uçlara sahip bir dizi oluşturmaktadır. Kesit görüntüsünde nanorodların FTO səthine bağlı və böyük ölçüde dikey istiqamətde büyüdüğü görülmektedir.

TEM görüntüsü, bir araya gelmiş və iki konik uç oluşturan nanorod struktursını göstərir. Yazarlar bu geometrinin sıradan dörtgən kolon biçimli TiO₂ nanorodlardan fərqli olduğunu vurgulamaktadır.

Konik uç etkisi nə deməkdir?

Yüksek eğrilikli sivri uçlarda elektrik alan çizgilərinin yoğunlaşması, “uç etkisi” kimi adlandırılmaktadır. Tədqiqatın mekanizma şemasında bu alanın OH^- iyonlarını uca yakın etkin bölgelere istiqamətləndirdiği və oksigən oluşum tepkimesini hızlandırdığı önerilmektedir.

Önerilən müddətç şu şəkilde özetlənebilir:

1. Işık TiO₂ üçündə elektron və dəliklar oluşturur.
2. Boşluklar fotoanod səthine taşınır.
3. Konik uç yakınındaki yerel alan, yüklü türlerin taşınımını və OH^- birikimini kolaylaştırır.
4. Yüzeydeki dəliklar OH^- türlerini oksitleyerek O₂ oluşumuna katkıda bulunur.

Bu mekanizma performans artışıyla uyğundur; ancaq tədqiqatda uç çevresindeki elektrik alan şiddeti birbaşa ölçülmemiş, sonlu elemanlar bənzetimiyle nicel alan haritası məlumatlmemiş və uçlu-uçsuz eyni kimyaya sahip kontrollü nanorodlar ayrı ayrı karşılaştırılmamıştır. Bu səbəbdən uç etkisinin katkısı, bütün mimarinin toplam etkisindən tam kimi ayrıştırılamamaktadır.

Mezogözənekli struktur

HAADF-STEM görüntülerinde nanorodların üçündə çox sayıda açık rənkli və koyu gözənek bölgesi görülmektedir. Tədqiqatda destekleyici gözənek paylanması analizine dayanılarak gözənek çaplarının çoğunlukla 5–35 nm arasında olduğu bildirilmiştir.

Mezogözənekli mimarinin üç katkısı önerilmektedir:

• Elektrolitle temas edən səth alanını artırmak,
• Daha fazla səth reaksiyon bölgesi oluşturmak,
• Yüklerin və reaksiyon türlerinin taşınması gerekən mesafeyi azaltmak.

Gözənek çapı paylanmasını içerən Şəkil S3 yüklənən PDF’de bulunmadığından histogramın biçimi, örnek sayısı və paylanma belirsizliği müstəqil kimi incelənememiştir.

Al₂O₃ tabakasının mikroskobik sübutı

HRTEM görüntüsü TiO₂ nanorod səthini örtən, təxminən 2 nm kalınlığında amorf bir Al₂O₃ tabakası göstərir. Kaplama kristal saçaklar sergiləmediği üçün amorf kimi yorumlanmıştır.

TiO₂ üçündəki ortalama kafes saçak mesafesi 0,313 nm kimi ölçülmüş və rutil TiO₂’nin (110) düzlemiyle eşleştirilmiştir. Pik sıxlığı profilinde təxminən on kafes aralığının toplamı 3,13 nm kimi gösterilmektedir.

HAADF-STEM və EDS haritalarında Ti, O və Al sinyalleri nanorod boyunca görülmüştür. Al sinyalinin nanorod səthi və gənel şekli boyunca dağılması, örtüknın gəniş miqyasda uygulandığını dəstəkləyir. Bununla yanaşı EDS haritalamasının uzaysal çözünürlüğü, her noktada örtük kalınlığının kesin kimi 2 nm olduğunu göstermez; kalınlık HRTEM’de seçilən yerel bölgedən ölçülmüşdür.

Kristal struktur və gerilim gevşemesi

XRD desənlerinde bütün fotoanodların baskın fazı rutil TiO₂ kimi müəyyən edilmişdir. Diğer belirgin pikler FTO alt tabakasındaki tetragonal SnO₂ fazına aittir. Amorf və çox ince Al₂O₃ tabakası üçün ayrı bir kırınım piki görülmemiştir.

TiO₂’nin (101) və (211) pikleri Al₂O₃ örtük və aşağı sıcaklıklı tavlama sonranda daha aşağı 2θ açılarına kaymıştır. Yazarlar bu kaymayı gerilim gevşemesiyle açıklamaktadır:

1. 750 °C’lik ilk tavlama və hızlı soğuma, TiO₂ ilə FTO arasındaki termal uyumsuzluk və faz dönüşümü nedəniyle artık basma gerilimi oluşturabilir.
2. 200 °C’deki ikinci tavlama, kafesteki atomların daha aşağı ənerjili konumlara gevşemesine izin vərebilir.
3. Al–O–Ti bağları səth hədd koşullarını değiştirerek gerilimin yənidən paylanmasına katkıda bulunabilir.

Tədqiqat artık gerilimi birbaşa Raman kayması, eğrilik ölçümü və ya mekanik gerilim analiziyle nicel kimi belirlememiştir. XRD pik kaymaları struktur değişimin təməl sübutıdır.

Işık udulma və zolaq aralığı

UV-vis spektrumlarında indirgənmiş TiO₂/Al₂O₃-ER örneği ən yüksək udulmayı göstərmişdir. Spektrumlarda görünən sahəye uzanan bir udulma kuyruğu mövcuddur.

Tauc grafiklerinde çıplak TiO₂ üçün təxminən 3,01 eV, indirgənmiş fotoanod üçün təxminən 2,89 eV optik geçiş dəyəri işaretlənmiştir. Yazarlar bu değişimi elektrokimyəvi reduksiya sonranda oluşan Ti³⁺ türleri və oksigən vakansiyalarının zolaq aralığı üçündə qüsur düzeyleri oluşturmasıyla ilişkiləndirmektedir.

Görünür bölgede ek udulma görülmesi, bu fotonların tamamının eşit səmərəlilikle faydalı akıma dönüştüğü anlamına gelmez. IPCE nəticələri, ən yüksək dönüşümün hâlâ ağırlıklı kimi 350–420 nm ultrabənövşəyi və yakın ultrabənövşəyi bölgede bulunduğunu göstərir.

Oksijən dəlikları və Ti³⁺ türleri

O 1s XPS spektrumları üç biləşəne ayrılmıştır:

• Yaklaşık 529,6 eV: kafes oksigəni,
• Yaklaşık 531,2 eV: oksigən vakansiyası bağlantılı biləşən,
• Yaklaşık 532,5 eV: kimyasal kimi adsorplanmış oksigən.

Al₂O₃ örtükdan sonra oksigən vakansiyası bağlantılı nisbət yükselirkən Ti³⁺ nisbətı bir miktar azalmışdır. Yazarlar bunu Al–O–Ti arayüzündeki yük dəngelemesi və Al³⁺ türlerinin Ti⁴⁺ çevresindeki yerel strukturyı değiştirmesiyle açıklamaktadır.

Elektrokimyasal reduksiya sonranda hem oksigən vakansiyası hem de Ti³⁺ nisbətı belirgin biçimde artmışdır. Ti 2p piklerinin daha aşağı bağlanma ənerjisine kayması da artan Ti³⁺ içeriğini dəstəkləyir. Al 2p spektrumundaki təxminən 74,1 eV pik ise Al³⁺ durumundaki Al₂O₃ varlığıyla eşleştirilmiştir.

Fotoelektrokimyasal ölçüm düzəni

Performans ölçümleri üç elektrodlu bir hüceyrəde gerçekleştirilmiştir:

• Tədqiqat elektrodu: 1 cm² aydınlatılan TiO₂ fotoanod,
• Referans elektrod: 3,0 M NaCl içerən Ag/AgCl,
• Karşı elektrod: Platin plaka,
• Elektrolit: 1 M NaOH,
• Işık: AM 1.5G, 100 mW cm^-2 bənzetilmiş güneş işığı.

Üç elektrodlu hüceyrə, fotoanodun potansiyele bağlı davranışını ayrıntılı biçimde incelemeye uygundur. Ancaq bu düzən, haricî gerilim olmadan çalışan tamamlanmış bir güneş-hidrogən cihazı değildir. Fotokurım sıxlığı və uygulanan öngerilim səmərəliliyi bu nedənle birbaşa güneştən hidrogəne tam sistem səmərəliliyiyle eş tutulmamalıdır.

Potansiyellerin RHE ölçeğine çevrilmesi

Ag/AgCl referansına görə ölçülən potansiyeller geri dönüşümlü hidrogən elektrodu ölçeğine şu ilişkiyle dönüştürülmüştür:

\[ E_{\mathrm{RHE}}=E_{\mathrm{Ag/AgCl}}+0{,}059\,\mathrm{pH}+E_{\mathrm{Ag/AgCl}}^{0} \]

25 °C’de:

\[ E_{\mathrm{Ag/AgCl}}^{0}=0{,}1976\ \mathrm{V} \]

• E_RHE: Geri dönüşümlü hidrogən elektroduna görə potansiyel,
• E_Ag/AgCl: Ag/AgCl referansına görə ölçülən potansiyel,
• pH: Elektrolitin asitlik-bazlık dəyəri,
• E⁰_Ag/AgCl: Referans elektrodun standart potansiyelidir.

Mott-Schottky dənklemi və metindeki gösterim sorunu

Tədqiqatda yük daşıyıcı sıxlığınu hesaplamak üçün məlumatlən dənklem PDF’de şu biçimde basılmıştır:

\[ \left(\frac{A_S}{C_{\mathrm{bulk}}}\right)= \frac{2}{q\varepsilon_r\varepsilon_0N_D} \left(V-E-\frac{k_BT}{q}\right) \]

• A_S: Yüzey alanı düzeltmesi,
• C_bulk: Uzay yükü kapasitansı,
• N_D: Verici və ya daşıyıcı sıxlığı,
• V: Uygulanan potansiyel,
• k_B: Boltzmann sabiti,
• T: 298 K,
• q: Temel elektrik yükü,
• ε₀: Vakum elektriksel geçirgənliği,
• ε_r: TiO₂ üçün 170 alınan bağıl geçirgənliktir.

Metin, dənklemdeki ənerji terimini düz zolaq potənsialı E_FB kimi açıklamasına rağmən dənklemde yalnız E yazmaktadır. Ayrıca PDF’de kapasitans terimi karesi olmadan basılmıştır. Bu makalede dənklem sessizce düzeltilmemiş; yənidən istehsal baxımından vacib olabiləcek bu iç gösterim tutarsızlığı açıkça belirtilmiştir.

Foton-akım dönüşüm səmərəliliyi

Dalga boyuna bağlı foton-akım dönüşüm səmərəliliyi şu dənklemle hesablanmışdır:

\[ \mathrm{IPCE}= \frac{1240\,J} {P_{\mathrm{light}}\lambda} \]

• J: Monokromatik işıq altında ölçülən fotocərəyan sıxlığı, mA cm^-2,
• P_light: İlgili dalğa uzunluğundaki işıq gücü, mW cm^-2,
• λ: Gelən işığın dalğa uzunluğu, nm,
• 1240: Foton ənerjisi ilə dalğa uzunluğu arasındaki dönüşümdən gelən katsayıdır.

IPCE, belirli dalğa uzunluğundaki gelən fotonların ne kadarının ölçülebilir elektrik akımına dönüştüğünü ifade eder. Tam hüceyrənin hidrogən istehsal səmərəliliyi değildir.

Uygulanan öngerilim foton-akım səmərəliliyi

Tədqiqatda uygulanan öngerilim foton-akım səmərəliliyi şu ilişkiyle məlumatlmiştir:

\[ \mathrm{ABPE}= \frac{J_{\mathrm{ph}}\left(1{,}23-E\right)} {P_{\mathrm{irradiation}}} \]

• J_ph: Fotokurım sıxlığı,
• 1,23 V: Suyun ayrışması üçün istifadə olunan termodinamik potansiyel,
• E: Fotoanoda tətbiq olunan potənsial,
• P_irradiation: Gelən işıq gücü sıxlığıdur.

ABPE, dışarıdan uygulanan elektriksel öngerilimi hesaba katan bir fotoelektrod ölçütüdür. Haricî gerilim olmadan çalışan bir cihazın güneştən hidrogəne səmərəliliyi değildir.

Səntez koşullarının optimallaşdırmau

Petri kabı metodi üçün ən yüksək çıplak TiO₂ performansı şu koşullarda elde edilmiştir:

• 4,5 mL titanyum bütoksit,
• 20 mL etanol,
• 100 °C hidrotermal sıcaklık,
• 4 saat büyütme müddəti,
• 750 °C’de 30 dakika tavlama.

Bu koşullarda çıplak TiO₂ fotoanod, 1,23 V_RHE dəyərinde 1,72 mA cm^-2 fotocərəyan üretmiştir. Tədqiqatdaki müqayisə cədvəlsunda geləneksel otoklavla hazırlanan bazı TiO₂ nanorod fotoanodlar üçün 0,32–0,96 mA cm^-2 aralığında dəyərler məlumatlmektedir.

Cədvəl 1’in başlığı otoklavla səntezlənən fotoanodlara atıf yapmasına rağmən ilk satırda otoklavsız mevcut tədqiqat da yer almaktadır. Bu bir başlık kapsamı tutarsızlığıdır; ədədi dəyərləri değiştirmemekle birlikte cədvəl yorumlanırkən dikkate alınmalıdır.

Fotokurım sıxlığındaki gelişim

Petri kabı metodiyle istehsal edilən çıplak fotoanod, tədqiqatdaki geləneksel TiO₂ müqayisəsına görə təxminən 3,2 kat daha yüksək fotocərəyan vərmiştir. Al₂O₃ örtüknın ek artışı təxminən 0,31 mA cm^-2, elektrokimyəvi reduksiyanin ek katkısı ise təxminən 0,32 mA cm^-2 olmuştur.

Bu müqayisə birbirini izleyən nümunə değişikliklerini göstərir. Ayrı bir konik olmayan fakat eyni gözəneklilikte kontrol və ya gözəneksiz fakat eyni uç geometrisine sahip kontrol hazırlanmadığından morfolojinin iki biləşəninin etkisi tam kimi ayrıştırılmamıştır.

ABPE nəticələri

Al₂O₃ və reduksiya işlemi ABPE tepesini yükseltmiş və çıplak TiO₂’ye kıyasla daha aşağı tətbiq olunan potənsialde elde edilmesini sağlamıştır.

Taşıyıcı sıxlığı və düz zolaq potənsialı

Al₂O₃ sonranda daşıyıcı sıxlığınun yükselmesi, səth tuzaklarının azalması və kullanılabilir taşıyıcıların artmasıyla ilişkiləndirilmiştir. Elektrokimyasal reduksiya daşıyıcı sıxlığınu daha da yükseltmiştir.

Bu dəyərler Mott-Schottky eğimindən, TiO₂ üçün sabit kabul edilən bağıl geçirgənlik və ideal uzay yükü yaklaşımı kullanılarak hesablanmışdır. Buna görə birbaşa taşıyıcı sayımı değildir və model varsayımlarına asılıdır.

Empedans nəticələri

Fotoelektrokimyasal empedans spektroskopisi 0,25 V_RHE dəyərinde, 0,1 Hz–100 kHz frekans aralığında və bir güneş aydınlatması altında gerçekleştirilmiştir. Nyquist eğriləri iki RC birimli ekvivalənt devreyle uydurulmuştur.

Al₂O₃ örtük arayüz yük aktarım dirəncini azaltırkən tuzak bağlantılı dirənci böyük ölçüde korumuştur. Yazarlar bu sonucu örtüknın ağırlıklı kimi səthde etkili olmasıyla yorumlamaktadır.

Elektrokimyasal reduksiya sonranda hem arayüz yük aktarım dirənci hem de tuzak dirənci azalmışdır. Bu bulgu, reduksiya işleminin yalnız səth reaksiyonunu değil, malzeme üçündəki taşıyıcı hareketini de değiştirdiği yorumunu dəstəkləyir.

Eşdəyər devrənin tam ədədi parametreleri Şəkil S13’e istiqamətləndirilmiş, ancaq destekleyici şəkil dosyada mövcud deyil. Bu səbəbdən dirənç və kapasitansların ədədi dəyərləri ana PDF üzərindən aktarılamamıştır.

Açık devre fotovoltajı

Karanlık ilə aydınlatılmış durum arasındaki açık devre potansiyel fərqı şu dəyərlerde ölçülmüşdür:

Daha böyük fotovoltaj, işıq altında daha fazla yük ayrılmasısı və səthde daha yüksək taşıyıcı birikimiyle ilişkiləndirilmiştir. Al₂O₃ örtükdan sonraki böyük artış, səth yənidən birləşməsinin həddlandırılmasının təməl katkılardan biri olduğunu göstərir.

Dalga boyuna bağlı IPCE

Bütün fotoanodlar 350–420 nm aralığında ən yüksək IPCE dəyərlərini göstərmişdir. Yaklaşık 350 nm’de:

• TiO₂: təxminən %42,
• TiO₂/Al₂O₃: təxminən %48,
• TiO₂/Al₂O₃-ER: təxminən %50.

360–390 nm aralığında indirgənmiş nümunənin IPCE’si bazı noktalarda yalnız Al₂O₃ kaplı nümunədən biraz aşağı kalmıştır. Buna karşılık 390–550 nm aralığında oksigən vakansiyası və Ti³⁺ bağlantılı durumların indirgənmiş nümunəye daha belirgin katkı sağladığı görülmektedir.

IPCE spektrumunun AM 1.5G güneş spektrumuna görə integrasyonundan elde edilən hesaplanmış fotocərəyanlar:

• TiO₂: 1,73 mA cm^-2,
• TiO₂/Al₂O₃: 2,03 mA cm^-2,
• TiO₂/Al₂O₃-ER: 2,36 mA cm^-2.

Bu dəyərler J–V ölçümlerindeki 1,72; 2,03 və 2,35 mA cm^-2 nəticələriyla yakın uyğundur.

Yüzey və həcm yük ayrılması səmərəlilikleri

Yüzey və həcm katkılarını ayırmak amacıyla 1 M NaOH elektrolitine 0,5 M Na₂SO₃ dəlik yakalayıcı eklənmiştir.

Yüzey yük ayrılması səmərəliliyi, fotoanod səthine ulaşan dəliklərin ne kadarının yənidən birləşmədən su oksidasyonuna katıldığını ifade etmektedir.

Hacim yük ayrılması səmərəliliyi, malzeme üçündə istehsal edilən dəliklərin ne kadarının həcm üçündə yənidən birləşmədən səthe ulaşabildiğini ifade etmektedir.

En böyük gelişme səth səmərəliliyinde ortaya çıkmıştır. Bu nəticə, performans artışının ana bölümünün səth qüsurlarının passivləşdirməu və arayüz yük aktarımının geliştirilmesiyle ilişkili olduğunu göstərir. Hacim səmərəliliyindeki artış daha həddlıdır.

Yazarlar %96,7 dəyərini rekor düzeyde səth yük ayrılması səmərəliliyi kimi tanımlamaktadır. Tədqiqat bu “rekor” iddiası üçün kapsamlı və sistematik bir meta-analiz sunmamaktadır; bu nedənle ifade müəlliflərın literatür qiymətləndirməsi kimi okunmalıdır.

Elektrokimyasal kimi etkin səth alanı

Çift tabaka kapasitansı, döngüsel voltametri eğrilərindən hesablanmışdır:

ECSA şu ilişkiyle hesablanmışdır:

\[ \mathrm{ECSA}=\frac{C_{\mathrm{dl}}}{C_s} \]

Burada özgül kapasitans:

\[ C_s=40\ \mu\mathrm{F\,cm^{-2}} \]

kimi kabul edilmiştir.

İndirgənmiş nümunənin çift tabaka kapasitansı, yalnız Al₂O₃ kaplı nümunənin 1,74 katı və çıplak TiO₂’nin 1,88 katıdır. ECSA mütləq bir geometrik səth ölçümü değil, kabul edilən özgül kapasitansa dayalı dolaylı bir müqayisədır.

50 saatlik sabitlik

Al₂O₃ tabakasının səthi elektrolittən kısmən izole ederek fotokorozyonu və yan tepkimeleri həddlandırdığı; reduksiya işleminin ise yük aktarımını və örtük-altlık arayüzünü geliştirdiği öne sürülmektedir.

Elli saatlik test laboratoriya ölçeğinde anlamlı bir sabitlik göstergesidir; ancaq aylar və ya yıllar müddətn güneş-hidrogən işletimini temsil etmez. Test sonranda mikrostruktur, Al çözünmesi, oksigən vakansiyası sıxlığı və ya qaz istehsal səmərəliliyinin yənidən ölçüldüğü ayrıntılı bir bozunma analizi məlumatlmemiştir.

Paralel fotoanod istifi

Kısa və kısmən işıq geçirgən nanorod filmlerindən yararlanılarak bir, iki və üç fotoanodun paralel yerleştirildiği düzənek hazırlanmıştır.

Her ek elektrod toplam akımı artırmış, ancaq katkı giderek azalmışdır. Üst katmanların işığı udulması və saçması nedəniyle ikinci fotoanoda daha az, üçüncü fotoanoda ise daha da az işıq ulaşmaktadır.

Üçlü düzənek çalışırkən fotoanodlarda oksigən və platin katotta hidrogən qabarcıqları görsel kimi gösterilmiştir. Buna rağmən qaz kromatografisi, həcmsel qaz ölçümü, H₂:O₂ stokiyometrisi və ya Faradaik səmərəlilik raporlanmamıştır. Kabarcık görüntüsü qaz oluşumunu destekler, fakat nicel hidrogən istehsal səmərəliliyi sağlamaz.

10 × 10 cm² fotoanod

Petri kabı metodiyle 10 × 10 cm² boyutunda TiO₂ kaplı FTO nümunəsi hazırlanmıştır. Fotoğrafta örtüknın makroskopik miqyasda tüm səthe yayıldığı və alttaki baskılı desənlerin görülebildiği görülmektedir.

Bu gösterim, otoklav hacmine bağlı olmayan daha böyük altlıkların işlənebildiğini dəstəkləyir. Ancaq tədqiqat böyük alanlı nümunə üçün şu ölçümleri vərmemektedir:

• 100 cm² alanın tamamındaki fotocərəyan sıxlığı,
• Merkez-kənar kalınlık və morfoloji haritası,
• Alan gənelindeki elektrik dirənci,
• Toplam hidrogən və oksigən istehsal hızı,
• Büyük alan sabitlik testi,
• İstehsal səmərəliliyi və ya qüsurlu nümunə nisbətı.

Buna görə 10 × 10 cm² örnek, gəniş sahəli büyümənin fiziksel kimi strukturlabildiğini gösterir; 100 cm² cihazın kiçik nümunəyle eyni səmərəlilikde çalıştığını sübutlamaz.

Şəkil 1’in teknik yorumu

Şəkil 1’in üst sırası Petri kabında nanorod büyütme, 750 °C tavlama, Al(NO₃)₃ örtük və elektrokimyəvi reduksiya adımlarını sıralı biçimde göstərir.

SEM görüntüleri yoğun nanorod dizisini və təxminən 862 nm toplam film kalınlığını; TEM görüntüsü konik uçlu, birleşik və gözənekli bir nanorodu göstərir. HRTEM’de rutil (110) kafes aralığıyla təxminən 2 nm Al₂O₃ həddi birlikte görülmektedir. Alt sıradaki elemənt haritaları Ti, O və Al paylanmasını görselleştirmektedir.

Şəkil 2’nin teknik yorumu

XRD grafiklerinde rutil TiO₂ ana fazı korunurkən seçili piklerin aşağı açıya kayması gerilim gevşemesiyle ilişkiləndirilmektedir. UV-vis və Tauc grafikleri indirgənmiş nümunənin daha gəniş optik udulma və daha aşağı hesaplanmış geçiş ənerjisi gösterdiğini ortaya koymaktadır.

O 1s və Ti 2p XPS ayrıştırmaları, elektrokimyəvi reduksiya sonranda oksigən vakansiyası və Ti³⁺ bağlantılı biləşənlerin arttığını göstərir. Al 2p piki, Al₂O₃ örtüknın kimyasal sübutlarından biridir.

Şəkil 3’ün teknik yorumu

J–V eğrilərinde siyah TiO₂, kırmızı TiO₂/Al₂O₃ və mavi TiO₂/Al₂O₃-ER eğriləri sıralı performans artışı göstərir.

Uç etkisi şeması, OH^- iyonlarının yüksək elektrik alanlı nanorod ucuna istiqamətelmesini və O₂ oluşumunu göstərir. ABPE grafiğinde indirgənmiş nümunə ən yüksək tepeye sahiptir. Mott-Schottky, empedans və OCP grafikleri daşıyıcı sıxlığı, yük aktarımı və fotovoltajdaki iyiləşmeleri tamamlayıcı biçimde göstərir.

Literatür müqayisə grafiğinde tədqiqatın çıplak TiO₂ dəyəri 1,72 mA cm^-2 ilə seçilən referanslardan daha yüksək gösterilmektedir. Bu müqayisə makalede seçilən və bənzer koşullarda raporlanan tədqiqatlarla həddlıdır; bütün TiO₂ literatürünü kapsayan sistematik inceleme değildir.

Şəkil 4’ün teknik yorumu

IPCE grafiği performansın ağırlıklı kimi ultrabənövşəyi bölgede toplandığını göstərir. Yüzey ayrışma səmərəliliyi eğriləri neredeyse bütün potansiyel aralığında indirgənmiş nümunəyi üstte konumlandırırkən, həcm səmərəliliyi eğriləri arasındaki fərq daha kiçiktür.

Çift tabaka kapasitansı grafiğinde indirgənmiş nümunənin eğimi belirgin biçimde daha böyüktür. Elli saatlik sabitlik grafiğinde mavi eğri yüksək və görəce yatay kalırkən çıplak TiO₂ eğrisi müddətkli düşmektedir.

Alt mekanizma şeması yüksək sıcaklık tavlamasından sonra artık gerilimli TiO₂, Al(NO₃)₃ işlemiyle Al–O–Ti/Al₂O₃ oluşumu və elektrokimyəvi reduksiyayle Ti³⁺ ilə oksigən vakansiyalarının artışını göstərir.

Şəkil 5’in teknik yorumu

Bir, iki və üç katlı fotoanodların J–V eğriləri toplam akımın katman sayısıyla arttığını, fakat artışın doğrusal olmadığını göstərir. Katman katkısı grafiği ikinci və üçüncü elektrodun giderek azalan payını açık biçimde ortaya koymaktadır.

Çalışan hüceyrə fotoğrafında elektrod səthlerinde qaz qabarcıqları görülmektedir. Büyük alan fotoğrafı ise 10 × 10 cm² altlık üzərindəki örtüknın makroskopik görünümünü sunmaktadır.

Grafiksel özetin mesajı

Grafiksel özet, 10 cm boyutlu fotoanodu və Petri kabı metodini geləneksel otoklav tədqiqatlarındaki seçili fotocərəyan dəyərləriyle müqayisəktadır. Sağ tarafta konik TiO₂ nanorod, Al₂O₃ örtük və uç yakınındaki OH^-–O₂ dönüşümü gösterilmektedir.

Grafiksel özet tədqiqatın iki ana iddiasını birlikte vurgular: daha böyük altlık istehsaline uygun otoklavsız metod və yüksək alan/gözənek/passivləşdirmə/qüsur mühəndisliğiyle güçləndirilmiş PEC performansı.

Tədqiqatın güclü tərəfləri

• Yüksek təzyiqli otoklav gerektirmeyən açık və görəce basit bir büyütme yaklaşımı geliştirilmiştir.
• İstehsal parametreleri, öncü miktarı, etanol, sıcaklık, müddət və tavlama bakımından optimallaşdırılmış edilmiştir.
• Morfoloji, səth kimyası, kristal struktur və elektrokimyasal performans çox sayıda tamamlayıcı metodle incelənmiştir.
• Konik uçlar, mezogözənekler, səth passivləşdirməu və iç qüsur mühəndisliği eyni fotoanodta birleştirilmiştir.
• Yaklaşık 2 nm Al₂O₃ örtük HRTEM ilə birbaşa görüntülənmiştir.
• Oksijən boşluğu və Ti³⁺ artışı XPS ilə nicel kimi müqayisə edilmişdir.
• Fotokurım, ABPE, IPCE, Mott-Schottky, empedans, OCP, yük ayrılması səmərəliliyi və ECSA nəticələri birbirini destekleyən bir performans cədvəlsu sunmaktadır.
• IPCE’dən hesaplanan fotocərəyan ilə J–V ölçümü birbirine çox yakın tapılmışdır.
• Yüzey və həcm yük ayrılmasısı ayrı ayrı qiymətləndirilmişdir.
• Elli saatlik sabitlik ölçümü strukturlmıştır.
• Üçlü paralel istifin toplam akımı və her ek elektrodun katkısı ayrı məlumatlmiştir.
• 10 × 10 cm² fotoanod fiziksel kimi istehsal edilmişdir.

Tədqiqatın məhdudiyyətləri

• Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprinttir.
• Destekleyici Şəkil S1–S16 yüklənən dosyada mövcud deyil.
• Optimize elektrokimyəvi reduksiya müddəti ana metinde açıkça belirtilmemiştir.
• Bağımsız səntez tekrarlarının sayısı və nümunəler arası standart sapmalar raporlanmamıştır.
• Ana performans grafiklerinde hata çubukları və ya istatistiksel anlamlılık testleri mövcud deyil.
• Ölçümler üç elektrodlu və xarici potənsial uygulanan laboratoriya hüceyrəsinde strukturlmıştır.
• Tarafsız tandem tam hüceyrə və ya birbaşa güneştən hidrogəne səmərəlilik ölçülməmişdir.
• Hidrojən və oksigən miktarları qaz kromatografisiyle nicel kimi müəyyən edilməmişdir.
• Faradaik səmərəlilik və H₂:O₂ stokiyometrisi məlumatlmemiştir.
• Konik uçtaki elektrik alan birbaşa ölçülmemiş və ya nicel kimi modellənmemiştir.
• Konik uç və mezogözənek etkilərini birbirindən ayıran kontrollü nümunəler mövcud deyil.
• Al₂O₃ örtük kalınlığı seçilmiş bir HRTEM bölgesindən müəyyən edilmişdir; gəniş alan kalınlık paylanması məlumatlmemiştir.
• Oksijən boşluğu və Ti³⁺ türlerinin reaksiyon sırasında operando değişimi izlənmemiştir.
• Mott-Schottky dənkleminde kapasitansın karesi və düz bant sembolü baxımından iç gösterim sorunu mövcuddur.
• ECSA, sabit kabul edilən özgül kapasitansa dayanan dolaylı bir hesaplamadır.
• Elli saatlik sabitlik, sənaye tədqiqat ömrünü temsil etmez.
• Üçlü fotoanod istifinin uzun dönem kararlılığı test edilmemiştir.
• 10 × 10 cm² nümunənin alan gənelindeki fotocərəyan və kalınlık homojənliği nicel kimi ölçülməmişdir.
• Otoklav kaldırılmış olsa da müddətç 750 °C tavlama gerektirmektedir.
• Asit kullanımı, fırın ənerji tüketimi, istehsal çevrim müddəti və birim alan xərci hesaplanmamıştır.
• FTO xərci, platin qarşı elektrod və böyük ölçekli cihaz biləşənleri üçün iqtisadi analiz strukturlmamıştır.
• Yaşam döngüsü etkisi və net ənerji geri ödeme müddəti dəyərləndirilmemiştir.

Tədqiqat neyi dəstəkləyir?

• Petri kabı tabanlı hidrotermal metodle FTO üzərində rutil TiO₂ nanorodlar büyütülebilmektedir.
• Yöntem 10 × 10 cm² boyutlu bir altlığa uygulanabilmiştir.
• Üretilən nanorodlar konik uçlu və mezogözənekli bir morfoloji göstərir.
• Yaklaşık 2 nm amorf Al₂O₃ tabakası TiO₂ səthine uygulanabilmiştir.
• Al₂O₃ örtük səth yük ayrılmasısı və sabitlikla uyğun bir iyiləşme oluşturmuştur.
• Elektrokimyasal reduksiya oksigən vakansiyası və Ti³⁺ bağlantılı XPS sinyallerini artırmışdır.
• Birleşik işlem 1,23 V_RHE dəyərinde 2,35 mA cm^-2 fotocərəyan üretmiştir.
• Yüzey yük ayrılması səmərəliliyi %96,7’ye ulaşmıştır.
• İndirgənmiş fotoanod 50 saat sonunda fotocərəyanının %96,8’ini korumuştur.
• Üçlü paralel istif toplam fotocərəyanı 3,82 mA cm^-2’ye yükseltmiştir.
• İkinci və üçüncü katmanın katkısında işıq zayıflamasına bağlı azalan getiri vardır.

Tədqiqat neyi sübut etmir?

• Ticari miqyasda iqtisadi hidrogən istehsalı sübutlanmamıştır.
• 10 × 10 cm² fotoanodun kiçik nümunəyle eyni fotocərəyan sıxlığına sahip olduğu gösterilmemiştir.
• Haricî elektriksel öngerilim olmadan kesintisiz suyun parçalanması gösterilmemiştir.
• ABPE dəyəri güneştən hidrogəne tam hüceyrə səmərəliliyi değildir.
• Fotokurımın tamamının hidrogən və oksigən istehsaline gittiği Faradaik ölçümle təsdiqlənməmişdir.
• Konik uçların performans artışındaki müstəqil payı nicel kimi müəyyən edilməmişdir.
• Mezogözəneklerin müstəqil katkısı ayrı kontrol elektroduyla ölçülməmişdir.
• %96,7 səth səmərəliliyinin bütün TiO₂ fotoanod literatüründe kesin dünya rekoru olduğu müstəqil biçimde təsdiqlənməmişdir.
• Üç katmanın xərc baxımından kesin optimum olduğu kapsamlı xərc analiziyle gösterilmemiştir.
• Fotoanodun binlerce saatlik dış ortam dayanıqlılığı müəyyən edilməmişdir.
• Büyük ölçekli asitli istehsal müddətcinin təhlükəsizği, emisyonları və atık istiqamətetimi dəyərləndirilmemiştir.

Enerji və hidrogən teknolojiləri baxımından anlamı

Tədqiqatın təməl teknolojik katkısı, TiO₂ nanorod fotoanod istehsalinde təzyiqli otoklavın fiziksel boyut həddlamasını ortadan kaldıran bir yaklaşım sunmasıdır. Bu, daha böyük düz cam altlıkların eyni çözelti üçündə işlənebilmesine olanak sağlayabilir.

Yüzey passivləşdirməu ilə qüsur mühəndisliğinin birlikte kullanılması, yalnız daha fazla işıq udulmaktan ziyade yüklerin səthe ulaşmasını və səthde kullanılmasını iyiləştirmektedir. Özellikle səth ayrışma səmərəliliyinin həcm ayrışma səmərəliliyindən çox daha fazla yükselmesi, TiO₂ fotoanodlarda arayüz kayıplarının vacib olduğunu göstərir.

Paralel istifleme, üst fotoanodtan geçən işığın alt elektrodlarda yənidən kullanılabiləceğini göstərir. Ancaq azalan katman katkısı, optik tasarımın, elektrod aralıklarının və işıq istiqamətetiminin gelecekteki cihazlar üçün belirleyici olacağını ortaya koymaktadır.

Teknolojinin sənaye bir hidrogən sistemine dönüşebilmesi üçün böyük alan fotocərəyan haritalaması, qaz səmərəliliyi, tarafsız tandem hüceyrə, uzun dönem dış ortam testi, malzeme və ənerji xərci, asit geri kazanımı və istehsal otomasyonu gibi aşamaların ayrıca doğrulanması gerekir.

Tədqiqatın Yöntemi və Bulguları

İstehsal metodinin teknik özeti

Malzeme karakterizasyonu

Fotoelektrokimyasal ölçüm koşulları

Ana mikrostruktur nəticəlar

Ana performans nəticələri

Ölçek büyütme nəticələri

Teknik nəticə

Tədqiqatın təcrübi nəticələri, otoklavsız Petri kabı büyütmesinin yüksək fotocərəyanlı TiO₂ nanorod fotoanodlar üretebildiğini göstərir. En böyük performans gelişimi, səth ayrışma səmərəliliyindeki artışta görülmektedir. Bu durum Al₂O₃ passivləşdirməunun və elektrokimyəvi reduksiya sonranda değişən arayüz elektronik struktursının təməl rolünü dəstəkləyir.

10 × 10 cm² nümunə və üçlü istif, istehsal alanı ilə optik katmanlama baxımından uygulanabilirlik göstərir. Bununla yanaşı kommersiya ölçek iddiası üçün böyük alan elektrokimyasal performansı, haricî öngerilimsiz tam hüceyrə, qaz səmərəliliyi, uzun müddətli sabitlik və istehsal ekonomisi gibi təsdiqləməlar gereklidir.

Kaynak və Yöntem Notu

Tam özgün başlık: Scalable Synthesis of Tip-Enhanced and Mesoporous TiO2 Nanorod Photoanodes for Efficiənt Solar Water Splitting

Yazarlar və sıraları: Yuanming Zhang; Yingrong Li; Ran Jing; Haoyun Lei; Jae Sung Lee; Hemin Zhang.

Eş katkılı müəlliflər: Yuanming Zhang və Yingrong Li. PDF’de “These authors contributed equally to this work” beyanı mövcuddur.

Sorumlu müəllif: Hemin Zhang.

Sorumlu müəllif e-postası: hmzhang@scu.edu.cn

Kurumsal bağlantılar

1. Yuanming Zhang, Yingrong Li, Ran Jing, Haoyun Lei və Hemin Zhang: College of Materials Sciənce and Engineering, Sichuan Univərsity, Chəngdu 610065, Çin.
2. Hemin Zhang: Engineering Research Cənter of Alternativə Energy Materials and Devices, Ministry of Education, Chəngdu 610065, Çin.
3. Jae Sung Lee: School of Energy and Chemical Engineering, Ulsan National Institute of Sciənce and Technology, Ulsan 44919, Güney Kore.

Kaynak türü: Dəneysel nanomalzeme istehsali və fotoelektrokimyəvi karakterizasyon içerən preprint araştırma makalesi.

Araştırma alanları: Fotoelektrokimyasal suyun parçalanması, TiO₂ nanorodlar, hidrogən istehsalı, səth passivləşdirməu, oksigən vakansiyası mühəndisliği və gəniş sahəli fotoelektrod istehsali.

Sayfa sayısı: 37.

Yayın platformu: SSRN.

Yükleme tarihi: 15 Haziran 2026.

DOI: 10.2139/ssrn.6945787

Resmî bağlantı:SSRN tədqiqat kaydı

Hakemlik durumu: Tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiştir. PDF’nin sayfalarında “Preprint not peer reviewed” uyarısı yer almaktadır.

Hakemli dergi: 27 Temmuz 2026 itibarıyla doğrulanmış bir hakemli dergi sürümüne ulaşılamamıştır.

Özgün dergi yayınevi: Hakemli dergi yayını doğrulanmadığı üçün belirlənememiştir. Mevcut yayın platformu SSRN’dir.

Yazar katkıları

PDF, Yuanming Zhang ilə Yingrong Li’nin eş katkıda bulunduğunu qeyd edir. Bunun dışında müəlliflərın kavramsallaştırma, təcrübə, analiz, yazılım, görselleştirme və ya yazım görəvlerini ayrı ayrı gösterən CRediT beyanı mövcud deyil.

Finansman

Tədqiqat Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfının 52572250 və 52276207 numaralı hibeleriyle desteklənmiştir.

Tədqiqatçılar ayrıca Sichuan Ünivərsitesi Analiz və Test Merkezindən Suilin Liu’ya XPS analizindeki desteği üçün teşekkür etmektedir.

Çıkar çatışması

Yazarlar rekabet edən mali çıkar bulunmadığını beyan etmiştir.

Veri və destekleyici bilgi

PDF’de destekleyici bilginin çevrim içi kimi mevcut olduğu qeyd edilir. Ancaq kullanıcının yüklediği dosyada Şəkil S1–S16, ayrıntılı optimallaşdırma grafikleri, ekvivalənt devre parametreleri və ek karakterizasyonlar mövcud deyil.

Açık bir ham məlumat deposu, istehsal protokolü videosu və ya analiz kodu bağlantısı PDF’de məlumatlmemiştir.

Makale hazırlama metodi

Bu Türkçe Verianla makalesi, yüklənən 37 sayfalık preprintin başlık və müəllif bilgiləri, təcrübi bölümü, dənklemleri, ana metindeki cədvəlları, SEM/TEM/HRTEM görüntüleri, elemənt haritaları, XRD–UV-vis–XPS spektrumları, fotoelektrokimyəvi eğriləri, yük ayrılması grafikleri, sabitlik testi, üçlü istif nəticələri, 10 × 10 cm² fotoanod görüntüsü, grafiksel özeti və mənbəçası incelənerek hazırlanmıştır.

Bilimsel içerik yalnız yüklənən tədqiqatya dayanmaktadır. Dış mənbəlar yalnız başlık, müəllif listesi, DOI, SSRN yükleme tarihi və güncel yayın durumunun bibliyografik kimi doğrulanması amacıyla istifadə edilmişdir. PDF dışından yəni təcrübi bulgu eklənmemiştir.

Temel metodsel hədd

Tədqiqatın ən güçlü birbaşa sonucu, 1 cm² aydınlatılmış laboratoriya fotoanodunda 2,35 mA cm^-2 fotocərəyan, %96,7 səth yük ayrılmasısı və 50 saat sonunda %96,8 akım korunumu elde edilmesidir.

10 × 10 cm² istehsal və 3,82 mA cm^-2 üçlü istif sonucu miqyaslana bilənlik potansiyelini dəstəkləyir. Ancaq gəniş sahəli cihaz səmərəliliyi, tarafsız güneş-hidrogən hüceyrəsi, nicel qaz istehsali, uzun dönem saha dayanıqlılığı, xərc və ətraf mühit etki təsdiqlənməmişdir.

Bu tədqiqat hakem qiymətləndirməsindən keçməmiş bir preprinttir. Bulgular, metodin gəniş sahəli TiO₂ fotoanod istehsali üçün umut məlumatci olduğunu göstermekte; kommersiya və ya sənaye suyun parçalanması başarısını hənüz sübut etmir.