图1. (A) TiO₂/C-950的 SEM图 、(B) TEM图和(C) HRTEM图；图 (D-I) C、N、O和Ti元素图谱图；(J) EDS；(K) XRD图。

2．通过Raman、EPR、XPS和TGA表征，证明用于析氢反应的TiO₂/C电极材料被成功合成，TiO₂/C-950富含氧空位和C-Ti-O含量，有利于提高催化剂的活性。

图2. (A) Raman图、B) EPR图 、C) XPS图、(D) Ti 2p谱、(E) O1s谱和F) TGA曲线。

3．TiO₂/C电极的电化学测试表明TiO₂/C-950 和TiO₂/C-1050在大电流下显示出高活性。TiO₂/C-950的Cdl值为2.7mF·cm^-2，表明TiO₂/C-950的高催化活性由其固有的活性决定的。稳定性测试表明TiO₂/C-950在高电流密度下表现出较高的稳定性。

图3. (A，B) HER线性扫描伏安曲线、(C) Tafel斜率、(D-E) CV和(F) 循环稳定性。

4．对TiO₂/C-T进行XAS表征，在TiL-edge XAS光谱上可观察到明显的变化，表明碳化温度改变了TiO₂/C中O 2p与Ti 3d和Ti 4s，4p轨道的杂化状态。

图4. (A)Ti L2,3和 (B) O K边的XAS图 (C) TiO₂/C中Ti-O轨道的杂化拟合、(D) 杂化因子。

5．密度泛函理论(DFT)方法研究了TiO₂(101)/C表面和未掺杂TiO₂的H吸附的形成机理，阐明TiO₂/C优异的HER性能的来源和碳掺杂的作用。H优先吸附在TiO₂(101)/C表面的Ti原子上，键长为DH-Ti=2.131ó，而H优先吸附在TiO₂(101)表面，键长为D H-Ti=2.121ó(图5B)，表明C掺杂削弱了Ti-H键，降低了H的吸附能。同时，ΔGH*在TiO₂(101)和TiO₂(101)/C表面分别为−0.122和−0.368，表明H在TiO₂(101)表面形成强化学键，在TiO₂(101)/C表面形成弱化学键。

图5. 密度泛函理论模拟。H在 (A) TiO₂(101)和 (B)TiO₂(101)/C表面吸附的优化模型，红色、灰色和白色球体分别代表氧、钛和氢原子；(C) ΔGH*。