Effect of Using Pitaya Peel as Dye-Sensitizer and Dye Molecules in Electrolyte for Photoelectrochemical Reaction

Abstract

Natural dye sensitizer in photoelectrochemical shows a great potential in improving the efficiency of metal oxide semiconductor especially Titanium dioxide (TiO 2 ) due to its prominent in absorbing visible light and also low cost. In this work, the effect of using pitaya peel as natural dye sensitizes to TiO 2 has been studied through characterizations analysis and PEC test. The bare TiO 2 thin films were fabricated on Fluorine-doped tin oxide (FTO) glass substrate by doctor blade method meanwhile dyesensitized TiO 2 thin films prepared by immersion of TiO 2 in the dye extracts. The fabricated thin films were characterized with Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray difractometer (XRD), UV-Vis spectrophotometer and photoelectrochemical analysis. The surface of TiO 2 was porous and uniform meanwhile dye particles could not been observed due to very small size. The energy band gap of dye-sensitized TiO 2 from the UV-Vis spectrum is 2.1 eV which is smaller than bare TiO 2 (3.7 eV). Meanwhile, photoactivities of dye-sensitized TiO 2 has the highest compared to bare TiO 2 photoelectrodes which is 127µA/cm 2 in 6.25% v/v of pitaya dye in the electrolyte.Keywords: titanium dioxide, dye-sensitizers, betalains, photoelectrochemical cell, water splitting Abstrak Pemeka-pewarna semulajadi di dalam fotoelektromia (PEC) menunjukkan potensi yang bagus untuk meningkatkan keupayaan semikonduktor logam oksida terutamanya titanium dioksida (TiO 2 ) disebabkan kemampuannya untum menyerap cahaya nampak dan kos yang rendah. Di dalam penyelidikan ini, kesan menggunakan kulit buah naga sebagai pemeka-pewarna semulajadi terhadap TiO 2 telah dikaji melalui pencirian dan analisis fotoelektrokimia. Filem nipis TiO 2 asli telah dihasilkan melalui kaedah Doctor blade di atas kepingan kaca bersalut FTO (Stanum oksida terdop fluorin) manakala filem nipis TiO 2 dengan pewarnapemeka telah dihasilkan dengan merendam TiO 2 ke dalam larutan ekstrak pewarna. Filem nipis yang telah terbentuk telah melalui beberapa analisis pencirian iaitu, Mikroskopi Elektron Imbasan (SEM), Difraktometer Pembelauan Sinar-X (XRD), Spektrofotometer Ultralembayung dan Cahaya Nampak (UV-Vis) dan juga ujian fotoelektrokimia. Permukaan TiO 2 adalah berliang dan seragam manakala zarah pewarna tidak dapat dilihat disebabkan saiznya yang terlalu kecil. Jurang tenaga filem nipis TiO 2 dengan pewarna-pemeka adalah lebih rendah iaitu 2.1 eV jika dibandingkan dengan TiO 2 asli (3.7 eV). Manakala, fotoaktiviti bagi fotoelektrod TiO 2 dengan pewarna-pemeka adalah lebih tinggi daripada TiO 2 asli dengan 127µA/cm 2 di dalam kepekatan 6.25% v/v pewarna di dalam elektrolit. ISSN -2506 Siti Nur Hidayah et al: EFFECT OF USING PITAYA PEEL AS DYE-SENSITIZER AND DYE MOLECULES IN ELECTROLYTE FOR PHOTOELECTROCHEMICAL REACTION 652Kata kunci: titanium dioksida, pemeka-pewarna, betalain, sel fotoelektrokimia, pembelahan air Introduction The hydrogen gas production by using solar energy is deliberated as one of the most significant sustainable and clean energy technologies [1]. Photo...