由等离子体电解氧化（PEO）制备的TiO2薄膜具有海绵状的形貌、较高的硬度、与基体的良好附着力和热机械稳定性，因此PEO TiO2薄膜可以在Ti/TiO2界面提供较高的比表面积和良好的电子传递能力。然而，迄今为止，有关PEO制备的TiO2薄膜的光电化学活性及其在太阳能辅助水分解中的研究很少，甚至，在最近的光电催化环境应用综述中，也没有提到关于PEO制备的TiO2薄膜。
有鉴于此，米兰理工大学Silvia Franz报道了在模拟太阳光条件下，利用PEO快速、一步、易扩展地制备具有良好分解水活性的大面积TiO2电极。系统地研究了PEO条件对所得氧化层的形貌、晶体结构和电荷转移性能的影响，并优化了PEO条件以制备用于光催化分解水的高面积TiO2电极。
文章要点
1）PEO诱导的独特的多孔和均匀的形貌有利于电极在光催化中的作用。在较高的电池电压下获得的海绵状结构导致电极的电化学表面积相对于其几何表面积大两个数量级。相应地，如果在100 mV制备的电极由单个致密层组成，在较高的电压(150-180 mV)下形成两层结构，其中在钛界面处有致密层，在氧化物电解质界面上有厚厚的多孔层。在较高的电池电压下，致密层变薄或变得不致密，或两者都变薄，而多孔层变厚，从而降低电极的整体电阻并增加总电容。
2）所制备的薄膜是结晶的，其相组成可随阳极氧化电位调节，在100和180 µV长时间处理时，纯锐钛矿相和几乎纯金红石相分别为主要相，而在中间电池电压下获得锐钛矿相和金红石相的混合物。这反映在光电流-波长曲线的形状上，电极由锐钛矿型和金红石型组成，呈现双峰型光电流-波长关系曲线，最大IPCE值远远超过文献报道的未掺杂TiO2薄膜。
3）该电极在连续和斩波模拟太阳光下均能产生稳定的光电流响应，且产氢率与TiO2纳米管阵列电极的产氢率相当。因此PEO是制备大面积TiO2基光催化分解水电极的一种很有前途的技术，它采用不需要对钛基体进行预处理和后处理的一步法，持续时间仅为几分钟，其已经在其他阀门金属的表面处理领域中得到了应用，很容易在工业水平上进行规模扩展。
Silvia Franz, et al, Single-Step Preparation of Large Area TiO2 Photoelectrodes for Water Splitting, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202000652
https://doi.org/10.1002/aenm.202000652
