Lapisan tipis material TiO₂ bermorfologi tabung berukuran nano dan tertata rapi berhasil ditumbuhkan diatas subtract pelat logam titanium. Material tersebut digunakan sebagai fotoelektroda dan diuji kegunaannya dalam sel fotoelektrokimia untuk produksi hidrogen dari air, dengan input energi sinar tampak. Dalam buku ini disampaikan hasil investigasi terhadap sintesis, karakterisasi, dan aktivitas fotoelektrokatalisis elektroda TiO₂ nanotube arrays (HOTNAs) dan elektroda HOTNAs tersensitasi CdS nanopartikel.

Elektroda HOTNAs disintesis dengan metode oksidasi elektrokimia plat titanium dalam larutan etilen glikol. Pengaruh konsentrasi elektrolit, potensial anodisasi, waktu anodisasi, jarak antar elektroda, dan suhu kalsinasi diinvestigasi dalam pekerjaan ini, dengan tujuan untuk memperoleh struktur tubular yang seragam dan rapat sehingga dapat meningkatkan sifat fotokatalitik material TiO₂. Agar fotoanoda responsive terhadap sinar tampak, sensitizer CdS nanopartikel  dideposisikan pada permukaan HOTNAs dengan metode succesive ionic layer adsorption and reaction (SILAR) yang dibantu dengan ultrasonikasi.

Fotoanoda HOTNAs/CdS digunakan untuk menyusun sel surya, quantum dot sensitized solar cell (QDSSC), yang lalu ditandemkan dengan sel fotoelektrokimia (photo electro catalytic, PEC) Pengujian sistem sel gabungan QDSSC-PEC untuk produksi hidrogen dilakukan dengan memvariasikan kondisi percobaan yaitu variasi zona katalisis (katoda), variasi konsentrasi hole scavenger dan variasi intensitas cahaya.

Hasil karakterisasi elektroda HOTNAs memperlihatkan diameter dalam HOTNAs meningkat berkisar antara 15 nm sampai dengan 80 nm dengan, pada rentang potensial anodisasi dari 15 V sampai dengan 60 V. Sementara panjang tabung berkisar dari 2 µm menjadi 7,6 µm pada rentang waktu anodisasi dari 15 menit sampai dengan 120 menit, pada potensial anodisasi 40 V. Elekroda yang dipreparasi pada kondisi 40 V selama 45 menit (dalam elektrolit etilen glikol yang mengandung 0,3% NH₄F dan 2% H₂O; jarak antar elektroda 1,5 cm; suhu kalsinasi 450⁰C) memperlihatkan struktur tabung yang rapat dan seragam dan mempunyai aktivitas fotokatalisis terbaik dengan efisiensi fotokonversi sebesar 16 % dibawah penyinaran sinar UV. Data XPS HOTNAs yang disensitasi CdS nanopartikel memperlihatkan komposisi kimia dan chemical state fotokatalis sebagai struktur CdS/TiO₂. Hasil pengukuran SEM elektroda CdS/HOTNAs yang disintesis menggunakan metode SILAR-ultrasonikasi memperlihatkan CdS tersebar merata di permukaan mulut tabung, bagian dalam dan luar tabung. Dari hasil pengamatan TEM diperoleh ukuran CdS nanopartikel sebesar 6-10 nm. Kurva DRS memperlihatkan nilai band gap sekitar 2,28-2,32 eV yang mengindikasikan keberadaan partikel CdS pada elektroda CdS/HOTNAs. Efisiensi fotokonversi CdS/HOTNAs dibawah penyinaran sinar tampak sebesar 12,03%, 5 kali lebih besar dibandingkan elektroda HOTNAs murni.

Hasil pengujian sistem sel gabungan QDSSC-PEC memperlihatkan pembentukan konsistensi pembentukan gas hidrogen pada katoda dan oksigen pada anoda. Laju pembentukan gas hidrogen pada kondisi optimum sebesar 13,44 µL/men. Efisiensi energi sel untuk produksi hidrogen melalui proses pemecahan air sebesar 4,78%. Dari hasil ini dapat disimpulkan bahwa sel QDSSC-PEC mempunyai potensi yang menjanjikan sebagai strategi baru dalam menghasilkan hidrogen melalui proses pemecahan air secara artificial fotosintesis.