Black TiO2(B)/anatase bicrystalline TiO2–x nanofibers were synthesized from a porous titanate derivative by calcination in H2, and were characterized using field-emission scanning electron microscopy, Raman spectroscopy, N2 adsorption-desorption analysis, X-ray photoelectron spectroscopy, thermogravimetric analysis, ultraviolet-visible diffuse reflection spectroscopy and photoluminescence measurements. Characterization results showed that no Ti3+ was present on the surface of black bicrystalline TiO2–x and oxygen vacancies were distributed in the bulk of both TiO2(B) and anatase phases. The O/Ti atom stoichiometric ratio of black bicrystalline TiO2–x was estimated to be 1.97 from the difference of mass loss between black bicrystalline TiO2–x and white bicrystalline TiO2 without oxygen vacancies. The photocatalytic activity of black bicrystalline TiO2–x was 4.2 times higher than that of white bicrystalline TiO2 and 10.5 times higher than that of anatase TiO2. The high photocatalytic activity of black bicrystalline TiO2–x was attributed to its effective separation of electrons and holes, which may be related to the effects of both bicrystalline structure and oxygen vacancies. Black bicrystalline TiO2–x also exhibited good photocatalytic activity after recycling ten times. The black bicrystalline TiO2–x nanofibers show potential for use in environmental and energy applications.

中文翻译：

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具有增强光催化性能的黑色 TiO2(B)/锐钛矿双晶 TiO2-x 纳米纤维

由多孔钛酸酯衍生物通过在 H2 中煅烧合成黑色 TiO2(B)/锐钛矿双晶 TiO2-x 纳米纤维，并使用场发射扫描电子显微镜、拉曼光谱、N2 吸附-解吸分析、X 射线光电子能谱进行表征，热重分析、紫外-可见漫反射光谱和光致发光测量。表征结果表明，在黑色双晶 TiO2-x 的表面上不存在 Ti3+，并且氧空位分布在 TiO2(B) 和锐钛矿相的主体中。根据黑色双晶 TiO2-x 和没有氧空位的白色双晶 TiO2 之间的质量损失差异，估计黑色双晶 TiO2-x 的 O/Ti 原子化学计量比为 1.97。黑色双晶 TiO2-x 的光催化活性比白色双晶 TiO2 高 4.2 倍，比锐钛矿 TiO2 高 10.5 倍。黑色双晶 TiO2-x 的高光催化活性归因于其有效的电子和空穴分离，这可能与双晶结构和氧空位的影响有关。黑色双晶 TiO2-x 在循环使用 10 次后也表现出良好的光催化活性。黑色双晶 TiO2-x 纳米纤维显示出在环境和能源应用中的应用潜力。这可能与双晶结构和氧空位的影响有关。黑色双晶 TiO2-x 在循环使用 10 次后也表现出良好的光催化活性。黑色双晶 TiO2-x 纳米纤维显示出在环境和能源应用中的应用潜力。这可能与双晶结构和氧空位的影响有关。黑色双晶 TiO2-x 在循环使用 10 次后也表现出良好的光催化活性。黑色双晶 TiO2-x 纳米纤维显示出在环境和能源应用中的应用潜力。