Temuan Utama

Penelitian ini mengungkap pengaruh doping nitrogen dan rekayasa morfologi nanowire terhadap struktur elektronik serta kinerja fotokatalitik TiO₂ untuk produksi hidrogen. Film N-TiO₂ berhasil disintesis melalui metode hidrotermal in-situ pada titanium foil dengan variasi konsentrasi urea sebagai sumber nitrogen. Karakterisasi menggunakan XPS dan XAS berbasis sinkrotron menunjukkan bahwa keadaan kimia Ti⁴⁺ tetap stabil, sementara terbentuknya vakansi oksigen dan perubahan geometri ikatan Ti–N/O memodifikasi struktur elektronik material. Analisis pada tepi Ti L₃ memperlihatkan pemisahan puncak t₂g dan e_g yang menegaskan simetri D₂d dari fase anatase, serta menunjukkan redistribusi elektron pada orbital Ti 3d–O 2p. Inkorporasi nitrogen meningkatkan hibridisasi N 2p–O 2p dan menyebabkan penyempitan celah pita dari 3,18 eV menjadi 2,85 eV sehingga meningkatkan penyerapan cahaya tampak. Selain itu, struktur nanowire satu dimensi memperbaiki transport muatan dan menekan rekombinasi pembawa muatan. Fotokatalis N-TiO₂ nanowire yang dioptimalkan menunjukkan aktivitas produksi hidrogen tertinggi sebesar 2,385 μmol/cm² setelah 180 menit iradiasi cahaya tampak, setara dengan laju evolusi hidrogen 0,795 μmol/cm²/jam tanpa ko-katalis logam mulia. Temuan ini menegaskan bahwa modifikasi elektronik akibat doping nitrogen yang dikombinasikan dengan arsitektur nanowire secara signifikan meningkatkan pemisahan muatan dan efisiensi fotokatalitik, serta berpotensi untuk pengembangan sistem produksi hidrogen berbasis energi surya.

Potensi Manfaat

Sumber energi alternatif yang ramah lingkungan