In this study, crystallization of amorphous TiO2 nanotube (TNT) layers upon optimized laser annealing is shown. The resulting anatase TNT layers do not show any signs of deformation or melting. The crystallinity of the laser annealed TNT layers was investigated using X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The study of the (photo-)electrochemical properties showed that the laser annealed TNT layers were more defective than conventional TNT layers annealed in a muffle oven at 400 °C, resulting in a higher charge recombination rate and lower photocurrent response. However, a lower overpotential for hydrogen evolution reaction was observed for the laser annealed TNT layer compared to the oven annealed TNT layer.

Center of Materials and Nanotechnologies Faculty of Chemical Technology University of Pardubice Nam Cs Legii 565 53002 Pardubice Czech Republic

Central European Institute of Technology Brno University of Technology Purkyňova 123 612 00 Brno Czech Republic

Department of Physical Electronics Masaryk University Kotlářská 267 2 611 37 Brno Czech Republic

HiLASE Centre Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences Za Radnicí 828 2524 Dolní Břežany Czech Republic

Zobrazit více v PubMed

Assefpour-Dezfuly M. Vlachos C. Andrews E. H. J. Mater. Sci. 1984;19:3626–3639. doi: 10.1007/BF02396935. DOI

Zwilling V. Darque-Ceretti E. Boutry-Forveille A. David D. Perrin M. Y. Aucouturier M. Surf. Interface Anal. 1999;27:629–637. doi: 10.1002/(SICI)1096-9918(199907)27:7<629::AID-SIA551>3.0.CO;2-0. DOI

Macák J. M. Tsuchiya H. Ghicov A. Schmuki P. Electrochem. Commun. 2005;7:1133–1137. doi: 10.1016/j.elecom.2005.08.013. DOI

Zhu K. Neale N. R. Miedaner A. Frank A. J. Nano Lett. 2007;7:69–74. doi: 10.1021/nl062000o. PubMed DOI

Roy P. Kim D. Lee K. Spiecker E. Schmuki P. Nanoscale. 2010;2:45–59. doi: 10.1039/B9NR00131J. PubMed DOI

Lu H. F. Li F. Liu G. Chen Z.-G. Wang D.-W. Fang H.-T. Lu G. Q. Jiang Z. H. Cheng H.-M. Nanotechnology. 2008;19:405504. doi: 10.1088/0957-4484/19/40/405504. PubMed DOI

Lü R. Zhou W. Shi K. Yang Y. Wang L. Pan K. Tian C. Ren Z. Fu H. Nanoscale. 2013;5:8569. doi: 10.1039/C3NR01903A. PubMed DOI

Ng S. Kuberský P. Krbal M. Prikryl J. Gärtnerová V. Moravcová D. Sopha H. Zazpe R. Yam F. K. Jäger A. Hromádko L. Beneš L. Hamáček A. Macak J. M. Adv. Eng. Mater. 2018;20:1700589. doi: 10.1002/adem.201700589. DOI

Macak J. M. Zlamal M. Krysa J. Schmuki P. Small. 2007;3:300–304. doi: 10.1002/smll.200600426. PubMed DOI

Liu Z. Zhang X. Nishimoto S. Murakami T. Fujishima A. Environ. Sci. Technol. 2008;42:8547–8551. doi: 10.1021/es8016842. PubMed DOI

Sopha H. Baudys M. Krbal M. Zazpe R. Prikryl J. Krysa J. Macak J. M. Electrochem. Commun. 2018;97:91–95. doi: 10.1016/j.elecom.2018.10.025. DOI

Park J. H. Kim S. Bard A. J. Nano Lett. 2006;6:24–28. doi: 10.1021/nl051807y. PubMed DOI

Liu N. Schneider C. Freitag D. Hartmann M. Venkatesan U. Müller J. Spiecker E. Schmuki P. Nano Lett. 2014;14:3309–3313. doi: 10.1021/nl500710j. PubMed DOI

Macak J. M. Tsuchiya H. Ghicov A. Yasuda K. Hahn R. Bauer S. Schmuki P. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 2007;11:3–18. doi: 10.1016/j.cossms.2007.08.004. DOI

Lee K. Mazare A. Schmuki P. Chem. Rev. 2014;114:9385–9454. doi: 10.1021/cr500061m. PubMed DOI

Tsuchiya H. Macak J. M. Ghicov A. Räder A. S. Taveira L. Schmuki P. Corros. Sci. 2007;49:203–210. doi: 10.1016/j.corsci.2006.05.009. DOI

Roy P. Berger S. Schmuki P. Angew. Chem., Int. Ed. 2011;50:2904–2939. doi: 10.1002/anie.201001374. PubMed DOI

Krbal M. Sopha H. Pohl D. Benes L. Damm C. Rellinghaus B. Kupčík J. Bezdička P. Šubrt J. Macak J. M. Electrochim. Acta. 2018;264:393–399. doi: 10.1016/j.electacta.2018.01.113. DOI

Regonini D. Jaroenworaluck A. Stevens R. Bowen C. R. Surf. Interface Anal. 2010;42:139–144. doi: 10.1002/sia.3183. DOI

Das S. Zazpe R. Prikryl J. Knotek P. Krbal M. Sopha H. Podzemna V. Macak J. M. Electrochim. Acta. 2016;213:452–459. doi: 10.1016/j.electacta.2016.07.135. DOI

Zazpe R. Prikryl J. Gärtnerova V. Nechvilova K. Benes L. Strizik L. Jäger A. Bosund M. Sopha H. Macak J. M. Langmuir. 2017;33:3208–3216. doi: 10.1021/acs.langmuir.7b00187. PubMed DOI PMC

Albu S. P. Ghicov A. Aldabergenova S. Drechsel P. LeClere D. Thompson G. E. Macak J. M. Schmuki P. Adv. Mater. 2008;20:4135–4139.

Shankar K. Paulose M. Mor G. K. Varghese O. K. Grimes C. A. J. Phys. D: Appl. Phys. 2005;38:3543–3549. doi: 10.1088/0022-3727/38/18/033. DOI

Xu C. Shaban Y. A. Ingler W. B. Khan S. U. M. Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 2007;91:938–943. doi: 10.1016/j.solmat.2007.02.010. DOI

Mazare A. Paramasivam I. Schmidt-Stein F. Lee K. Demetrescu I. Schmuki P. Electrochim. Acta. 2012;66:12–21. doi: 10.1016/j.electacta.2012.01.001. DOI

Wang D. Liu L. Zhang F. Tao K. Pippel E. Domen K. Nano Lett. 2011;11:3649–3655. doi: 10.1021/nl2015262. PubMed DOI

Liu N. Albu S. P. Lee K. So S. Schmuki P. Electrochim. Acta. 2012;82:98–102. doi: 10.1016/j.electacta.2012.06.006. DOI

Ng S. Sopha H. Zazpe R. Spotz Z. Bijalwan V. Dvorak F. Hromadko L. Prikryl J. Macak J. M. Front. Chem. 2019;7:38. doi: 10.3389/fchem.2019.00038. PubMed DOI PMC

Kirkey A. Li J. Sham T. K. Surf. Sci. 2019;680:68–74. doi: 10.1016/j.susc.2018.10.012. DOI

Yu J. Dai G. Cheng B. J. Phys. Chem. C. 2010;114:19378–19385. doi: 10.1021/jp106324x. DOI

Benčina M. Junkar I. Zaplotnik R. Valant M. Iglič A. Mozetič M. Materials. 2019;12:626. doi: 10.3390/ma12040626. PubMed DOI PMC

Aquino J. M. Rocha-Filho R. C. Bocchi N. Biaggio S. R. Mater. Lett. 2014;126:52–54. doi: 10.1016/j.matlet.2014.04.005. DOI

Aquino J. M. Silva J. P. Rocha-Filho R. C. Biaggio S. R. Bocchi N. Mater. Lett. 2016;167:209–212. doi: 10.1016/j.matlet.2015.12.069. DOI

Ghicov A. Tsuchiya H. Macak J. M. Schmuki P. Phys. Status Solidi A. 2006;203:28–30. doi: 10.1002/pssa.200622041. DOI

Albu S. P. Tsuchiya H. Fujimoto S. Schmuki P. Eur. J. Inorg. Chem. 2010:4351–4356. doi: 10.1002/ejic.201000608. DOI

Van Overschelde O. Snyders R. Wautelet M. Appl. Surf. Sci. 2007;254:971–974. doi: 10.1016/j.apsusc.2007.08.018. DOI

Van Overschelde O. Guisbiers G. Hamadi F. Hemberg A. Snyders R. Wautelet M. J. Appl. Phys. 2008;104:103106. doi: 10.1063/1.3021161. DOI

Hsiao W.-T. Yang C.-C. Tseng S.-F. Chiang D. Huang K.-C. Lin K.-M. Chen M.-F. Appl. Phys. A. 2016;122:381. doi: 10.1007/s00339-016-9943-8. DOI

Hoppius J. S. Bialuschewski D. Mathur S. Ostendorf A. Gurevich E. L. Appl. Phys. Lett. 2018;113:071904. doi: 10.1063/1.5027899. DOI

Wesang K. Hohnholz A. Jahn R. Steenhusen S. Löbmann P. Lasers Manuf. Mater. Process. 2019;6:387–397. doi: 10.1007/s40516-019-00101-2. DOI

Gerlein L. F. Benavides-Guerrero J. A. Cloutier S. G. Adv. Eng. Mater. 2020;22:1901014. doi: 10.1002/adem.201901014. DOI

Joya Y. Liu Z. Scr. Mater. 2009;60:467–470. doi: 10.1016/j.scriptamat.2008.11.037. DOI

Likodimos V. Stergiopoulos T. Falaras P. Kunze J. Schmuki P. J. Phys. Chem. C. 2008;112:12687–12696. doi: 10.1021/jp8027462. DOI

Hsu M. Y. Van Thang N. Wang C. Leu J. Thin Solid Films. 2012;520:3593–3599. doi: 10.1016/j.tsf.2011.12.036. DOI

Enachi M. Sarua A. Stevens-Kalceff M. Tiginyanu I. Ghimpu L. Ursaki V. J. Appl. Phys. 2013:234302. doi: 10.1063/1.4849836. DOI

Siuzdak K. Szkoda M. Sawczak M. Karczewski J. Ryl J. Cenian A. Thin Solid Films. 2018;659:48–56. doi: 10.1016/j.tsf.2018.05.045. DOI

Wawrzyniak J. Karczewski J. Kupracz P. Grochowska K. Załęski K. Pshyk O. Coy E. Bartmański M. Szkodo M. Siuzdak K. Appl. Surf. Sci. 2020;508:145143. doi: 10.1016/j.apsusc.2019.145143. DOI

Haryński Ł. Grochowska K. Kupracz P. Karczewski J. Coy E. Siuzdak K. Nanomaterials. 2020;10:430. doi: 10.3390/nano10030430. PubMed DOI PMC

Xu Y. Melia M. A. Tsui L. Fitz-Gerald J. M. Zangari G. J. Phys. Chem. C. 2017;121:17121–17128. doi: 10.1021/acs.jpcc.7b05368. DOI

Haryński Ł. Grochowska K. Karczewski J. Ryl J. Siuzdak K. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020;12:3225–3235. doi: 10.1021/acsami.9b19206. PubMed DOI

Zazpe R. Knaut M. Sopha H. Hromadko L. Albert M. Prikryl J. Gärtnerová V. Bartha J. W. Macak J. M. Langmuir. 2016;32:10551–10558. doi: 10.1021/acs.langmuir.6b03119. PubMed DOI PMC

Novák O. Turčičová H. Smrž M. Miura T. Endo A. Mocek T. Opt. Lett. 2016;41:5210. doi: 10.1364/OL.41.005210. PubMed DOI

Turcicova H. Novak O. Roskot L. Smrz M. Muzik J. Chyla M. Endo A. Mocek T. Opt. Express. 2019;27:24286. doi: 10.1364/OE.27.024286. PubMed DOI

Das S. Sopha H. Krbal M. Zazpe R. Podzemna V. Prikryl J. Macak J. M. ChemElectroChem. 2017;4:495–499. doi: 10.1002/celc.201600763. PubMed DOI PMC

Motola M. Hromadko L. Přikryl J. Sopha H. Krbal M. Macak J. M. Electrochim. Acta. 2020;352:136479. doi: 10.1016/j.electacta.2020.136479. DOI

Langford J. I. Wilson A. J. C. J. Appl. Crystallogr. 1978;11:102–113. doi: 10.1107/S0021889878012844. DOI

Li Bassi A. Cattaneo D. Russo V. Bottani C. E. Barborini E. Mazza T. Piseri P. Milani P. Ernst F. O. Wegner K. Pratsinis S. E. J. Appl. Phys. 2005;98:074305. doi: 10.1063/1.2061894. DOI

Zhang W. F. He Y. L. Zhang M. S. Yin Z. Chen Q. J. Phys. D: Appl. Phys. 2000;33:912–916. doi: 10.1088/0022-3727/33/8/305. DOI

Moulder J. F., Stickle W. F., Sobol P. E. and Bomben K. D., Handbook of X-ray Photoelectron Spectroscopy, Physical Electronics, Inc., 1995

Hoyos L. J. Rivera D. F. Gualdrón-Reyes A. F. Ospina R. Rodríguez-Pereira J. Ropero-Vega J. L. Niño-Gómez M. E. Appl. Surf. Sci. 2017;423:917–926. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.06.209. DOI

Gualdrón-Reyes A. F. Meléndez A. M. Mejía-Escobar M. A. Jaramillo F. Niño-Gómez M. E. New J. Chem. 2018;42:14481–14492. doi: 10.1039/C8NJ02716A. DOI

Ocal C. Ferrer S. Surf. Sci. 1987;191:147–156. doi: 10.1016/S0039-6028(87)81053-1. DOI

Maeda H. Kasuga T. Nogami M. J. Eur. Ceram. Soc. 2004;24:2125–2130. doi: 10.1016/S0955-2219(03)00327-3. DOI

Wu C.-Y. Tu K.-J. Deng J.-P. Lo Y.-S. Wu C.-H. Materials. 2017;10:566. doi: 10.3390/ma10050566. PubMed DOI PMC

Krishnan P. Liu M. Itty P. A. Liu Z. Rheinheimer V. Zhang M.-H. Monteiro P. J. M. Yu L. E. Sci. Rep. 2017;7:43298. doi: 10.1038/srep43298. PubMed DOI PMC

Rouxhet P. G. Genet M. J. Surf. Interface Anal. 2011;43:1453–1470. doi: 10.1002/sia.3831. DOI

Bard A. J. Fan F.-R. F. Gioda A. S. Nagasubramanian G. White H. S. Faraday Discuss. Chem. Soc. 1980;70:19–31. doi: 10.1039/DC9807000019. DOI

Song J. Zheng M. Yuan X. Li Q. Wang F. Ma L. You Y. Liu S. Liu P. Jiang D. Ma L. Shen W. J. Mater. Sci. 2017;52:6976–6986. doi: 10.1007/s10853-017-0930-z. DOI

Kang Q. Cao J. Zhang Y. Liu L. Xu H. Ye J. J. Mater. Chem. A. 2013;1:5766. doi: 10.1039/C3TA10689F. DOI