نانومیله‌های نانوبرگ‌دار شده دی‌اکسید تیتانیم دوفازی به‌منظور استفاده در کاربردهای فتوالکتروشیمیایی

پوشش نانومیله‌های روتایل به‌روش هیدروترمال سنتز و سپس نانوبرگ‌های آناتاز روی آنها به‌شیوه محلولی رشد داده شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی لایه نازک متشکل از نانومیله‌ها نشان دادند که این لایه یکنواخت و عاری از ترک بوده و نانومیله‌ها دارای قطر متوسط 90 نانومتر و ارتفاع 2 میکرومتر هستند و به‌واسطه پیش جوانه‌گذاری دی‌اکسید تیتانیم روی زیرلایه که زبری سطحی آن را کم کرده است، دارای چگالی مطلوب و جهت‌گیری عمودی نسبت به زیرلایه هستند. تصویر لایه نازک نهایی نشان داد که نانوبرگ‌ها به‌صورت یکنواخت روی نانومیله‌ها رشد کرده‌اند و مساحت سطح ویژه و زبری آنها را به‌طور قابل ملاحظه‌ای افزایش داده‌اند. آنالیز عنصری، امکان دوپ شدن یون‌های کلر و فلوئور در لایه نازک دی‌اکسید تیتانیم را نشان داد. طیف‌های رامان و پراش پرتوی ایکس لایه‌های نازک، ساختار دوفازی پوشش را تأیید کردند. آزمون پراش‌سنجی پرتوی ایکس، رشد بلوری ناهمسانگرد نانومیله‌ها (عمود بر سطح زیرلایه) را نیز تأیید کرد. طیف‌سنجی‌های بازتاب و عبور پخشی نور نشان دادند که مقدار انرژی فاصله نواری برای لایه‌های نازک متشکل از نانومیله‌ها و نانومیله‌های نانوبرگ‌دار شده دی‌اکسید تیتانیم به‌ترتیب 78/2 و 82/2 الکترون‌ولت است و میزان به دام‌اندازی نور در پوشش نهایی بیشتر است. نانوساختار سنتز شده به‌دلایل دارا بودن مشخصه‌های برجسته‌ای از جمله جدایش و انتقال بهبود یافته حامل‌های بار (به‌علت وجود ساختار دوفازی)، مساحت سطح ویژه و میزان به دام‌اندازی نور زیاد (به‌علت وجود نانوبرگ‌ها) و انرژی فاصله نواری کم (به‌علت دوپ شدن یون‌های غیر فلزی در ساختار) یک ماده مناسب برای جایگزینی با نانومیله‌های دی‌اکسید تیتانیم متداول مورد استفاده در کاربردهای فتوالکتروشیمیایی است.