TiO2 nanowire arrays (TNWAs) thin film of flexible substrates has great application potential in photoelectrochemical (PEC) hydrogen evolution. Moreover, the photoquantum efficiency of TNWAs can be effectively enhanced by reducing the nanoscale as much as possible or combining with other co-catalysts. This work presents a simple and effective strategy for the synthesis of ultrafine TiO2 nanowire arrays by a one-step hydrothermal method using CQDs as an inducer for single crystal growth. Meanwhile, CQDs recombine on the surface of TNWAs to form CQDs/TNWAs heterojunction during the synthesis process. The synthesized TNWAs have well ordered separability, whose average diameter is regulated at 11.21 nm with an average aspect ratio of 1097. PEC analysis showed that the performance of TNWAs was significantly improved compared with initial TiO2 with unregulated morphology. The charge separation efficiency increased by 120%, applied bias photon-to-current efficiency (ABPE) reached 0.37%(0.68 v vs RHE), and incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) reached 50.31% (380 nm). The influence of TiO2 nano-morphology optimization and formation of CQDs/TiO2 heterojunction on the PEC performance were discussed in detail.

中文翻译：

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碳量子点诱导单晶 TiO2 纳米线的一维有序生长，同时增强光电化学性能


柔性衬底的 TiO2 纳米线阵列 （TNWAs） 薄膜在光电化学 （PEC） 析氢方面具有巨大的应用潜力。此外，通过尽可能减少纳米级或与其他助催化剂结合，可以有效提高 TNWAs 的光量子效率。本工作提出了一种简单有效的策略，使用 CQDs 作为单晶生长的诱导剂，通过一步水热法合成超细 TiO2 纳米线阵列。同时，CQDs 在 TNWAs 表面重新组合，在合成过程中形成 CQDs/TNWAs 异质结。合成的 TNWA 具有有序的可分离性，其平均直径调节在 11.21 nm，平均纵横比为 1097。PEC 分析表明，与形态不受调节的初始 TiO2 相比，TNWAs 的性能显著改善。电荷分离效率提高了 120%，应用偏置光子电流效率 （ABPE） 达到 0.37%（0.68 V vs RHE），入射光子电流转换效率 （IPCE） 达到 50.31% （380 nm）。详细讨论了 TiO2 纳米形貌优化和 CQDs/TiO2 异质结形成对 PEC 性能的影响。