The discovery and study of nanocrystalline TiO2-(MoO3) core-shelf materials

Journal of the American Chemical Society

Volumn 122, Issue 21, 2000, Pages 5138-5146

  Elder, S H ^a   Cot, F M ^a   Su, Y ^a   Heald, S M ^a   Tyryshkin, A M ^a,c,d   Bowman, M K ^a   Gao, Y ^a   Joly, A G ^a   Balmer, M L ^a   Kolwaite, Ana C ^a   Magrini, K A ^b   Blake, D M ^b  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY   (United States)

^c INSTITUTE OF CHEMICAL KINETICS AND COMBUSTION   (Russian Federation)

^d PRINCETON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MOLYBDENUM COMPLEX; NANOPARTICLE; TITANIUM DIOXIDE;

ARTICLE; ELECTRON TRANSPORT; PARTICLE SIZE; SEMICONDUCTOR; SYNTHESIS;

EID: 0034738129     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja992768t     Document Type: Article

References (110)

1. Brus, L. J. Phys. Chem. 1986, 90, 2555.
2. Murray, C. B.; Norris, D. J.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706.
3. Alivisatos, A. P. Science 1996, 271, 933.
4. Dabbousi, B. O; Rodriguez-Viejo, J.; Mikulec, F. V.; Heine, J. R.; Mattoussi, H. Manuscript in preparation.
5. Ober, R.; Jensen, K. F.; Bewendi, M. G. J. Phys. Chem. 1997, 101, 9463.
6. Brus, L. E. Appl. Phys. A 1991, 53, 465.
7. Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13226.
8. Weller, H. Adv. Mater. 1993, 5, 88.
9. Bawendi, M. G.; Steigerwald, M. L.; Brus, L. E. Annu. Rev. Phys. Chem. 1990, 41, 477.
10. Bawendi, M. G.; Kortan, A. R.; Steigerwald, M. L.; Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1989, 91, 7282.
11. Chemsiddine, A.; Weller, H. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem. 1993, 97, 636.
12. Micic, O. I.; Sprague, J. R.; Curtis, C. J.; Jones, K. M.; Machol, J. L.; Nozik, A. J.; Giessen, H.; Fluegel, B.; Mohos, G.; Peyghambarian N. J. Phys. Chem. 1995, 99, 7754.
13. Tian, Y.; Newton, T.; Kotov, N. A.; Guldi; D. M.; Fendler, J. J. Chem. Phys. 1996, 100, 8927.
14. Youn, H. C.; Baral, S.: Fendler, J. H. J. Phys. Chem. 1988, 92, 6320.
15. Kortan, A. R.; Hull, R.; Opila, R. L.; Bawendi, M. G.; Steigerwald, M. L.; Carroll, P. J.; Brus, L. E. J Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1327.
16. Mews, A.; Eychmuller, A.; Giersig, M.; Schooss, D.; Weller, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 934.
17. Danek, M.; Jensen, K. F.; Murray, C. B.; Bawendi, M. G. Chem. Mater, 1996, 8, 173.
18. Littau, K. A.; Szajowski, P. J.; Muller, A. J.; Kortan, A. R.; Brus, L. E. J. Phys. Chem. 1993, 97, 1224.
19. Wilson, W. L.; Szajowski, P. J.; Brus, L. E. Science 1993, 262, 1242.
20. Hines, M. A.; Guyot-Sionnest, P. J. Phys. Chem. 1996, 100, 468.
21. Vossmeyer, T.; Katsikas, L.; Giersig, M.; Popovic, I. G.; Diesner, K.; Chemseddine, A.; Eychmuller, A.; Weller, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 7665.
22. Steigerwald, M. L.; Alivisatos, A. P.; Gibson, J. M.; Harris, T. D.; Kortan, R.; Muller, A. J.; Thayer, A. M.; Duncan, T. M.; Douglas, D. C.; Brus, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3046.
23. Murray, C. B. Ph.D. Disseration, Massachusetts Institute of Technology, 1995.
24. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1983, 79, 5566.
25. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4103.
26. Norris, D. J.; Sacra, A.; Murray, C. B.; Bawendi, M. G. Phys. Rev. 1996, 53, 338.
27. Tagaki, H.; Ogawa, H.; Yamazaki, Y.; Ishizaki, A.; Nakagiri, T. Appl. Phys. Lett. 1990, 56, 2379.
28. Brus, L. E. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3575.
29. Olshavsky, M. A.; Godstein, A. N.; Alivisatos, A. P. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 9438.
30. Ushida, H.; Curtis, C. J.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. 1991, 95, 5382.
31. Ushida, H.; Curtis, C. J.; Kamat, P. V.; Jones, K. M.; Nozik A. J. J. Phys. Chem. 1992, 96, 1156.
32. Kher, S. S.; Wells, R. L. Chem. Mater. 1994, 6, 2056.
33. Spahnel, L.; Haase, M.; Weller, H.; Henglein, A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 5649.
34. Eychmuller, A.; Hasselbarth, A.; Katsikas, L.; Weller, H. J. Lumin. 1991, 48/49, 745.
35. Hoener, C. F.; Allan, K. A.; Bard, A. J.; Champion, A.; Fox, M. A.; Mallouk, T. E.; Webber, S. E.; White, J. M. J. Phys. Chem. 1992, 96, 3812.
36. Eychmuller, A.; Mews, A.; Weller, H. Chem. Phys. Lett. 1993, 208, 59.
37. Danek, M.; Jensen, K. F.; Murray, C. B.; Bawendi, M. G. Appl. Phys. Lett. 1994, 65, 2795.
38. Bowen Katari, J. E.; Colvin, V. L.; Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. 1994, 98, 4109.
39. Vogel, R.; Hoyer, P.; Weller, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3183-3188.
40. Bedja, I.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. 1995, 99, 9182-9188.
41. Gopidas, K. R.; Bohorquez, M.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. 1990, 94, 6435-6440.
42. Joselevich, E.; Willner, I. J. Phys. Chem. 1994, 98, 7628-7635.
43. Kormann, C.; Bahnemann, D. W.; Hoffman, M. R. J. Phys. Chem. 1988, 92, 5196-5201.
44. Choi, W.; Termin, A.; Hoffmann, M. J. Phys. Chem. 1994, 98, 13669-13679.
45. Duonghong, D.; Ramsden, J.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 2977-2985.
46. Moser, J.; Grätzel. M.; Gallay, R. Helv. Chim. Acta 1987, 70, 1596-1604.
47. Micic, O. I.; Zhang, Y.; Cromack, K. R.; Trifunac, A. D.; Thurnauer, M. C. J. Phys. Chem. 1993, 97, 13284-13288.
48. Chen, L. X.; Rajh, T.; Wang, Z.; Thurnauer, M. C. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10688-10697.
49. Thurnauer, M. C.; Rajh, T.; Tiede, D. M. Acta Chim. Scand. 1997, 51, 610-618.
50. Rajh, T.; Tiede, D. M.; Thurnauer, M. C. J. Non-Crystalline Solids 1996, 205-207, 815-820.
51. Rajh, T.; Ostafin, A. E.; Micic, O. L.; Tiede, D. M.; Thurnauer, M. C. J. Phys. Chem. 1996, 100, 4538-4545.
52. Micic, O. L.; Zhang, Y.; Cromack, K. R.; Trifunac, A. D.; Thurnauer, M. C. J. Phys. Chem. 1993, 97, 7277-7283.
53. Burfeindt, B.; Hannappel, T.; Storck, W.; Willig, F. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16463-16465.
54. Vinodgopal, K.; Bedja, I.; Kamat, P. V. Chem. Mater. 1996, 8, 2180-2187.
55. Burnside, S. D.; Shklover, V.; Barbé, C.; Comte, P.; Arendse, F.; Brooks, K.; Grätzel, M. Chem. Mater. 1998, 10, 2419-2425.
56. Trentler, T. J.; Denler, T. E.; Bertone, J. F.; Agrawal, A.; Colvin, V. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1613-1614.
57. Howe, R. F.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1985, 89, 4495-4499.
58. Borgarello, E.; Kiwi, J.; Grätzel, M.; Pelizzetti, E.; Visca, M. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 2996-3002.
59. Grätzel, M.; Howe, R. J. Phys. Chem. 1990, 94, 2566-2572.
60. Kölle, U.; Moser, J.; Grätzel, M. Inorg. Chem. 1985, 24, 2253-2258.
61. Cramer, S. P.; Hodgson, K. O.; Gillum, W. O.; Mortenson, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1977, 100, 3398-3408.
62. Bach, U.; Lup, D.; Comte, P.; Moser, J. E.; Weissörtel, F.; Salbeck, J.; Spreitzer, H.; Grätzel, M. Nature 1998, 395, 583-585.
63. Shklover, V.; Haibach, T.; Bolliger, B.; Hochstrasser, M.; Erbudak, M.; Nissen, H. U.; Zakeeruddin, S. M.; Nazeeruddin. K.; Grätzel, M. J. Solid State Chem. 1997, 132, 60-72.
64. Shklover, V.; Nazeeruddin, M. K.; Zakeeruddin, S. M.; Barbè, C.; Kay, A.; Haibach, T.; Steurer, W.; Hermann, R.; Nissen, H. U.; Grätzel, M. Chem. Mater. 1997, 9, 430-439.
65. Gerfin, T.; Grätzel, M.; Walder, L. Prog. Inorg. Chem. 1997, 4, 345-391 and references therein.
66. (a) Branchez, M.; Marone, M.; Gin, P.; Weiss, S.; Alivisatos, A. P. Science 1998, 281, 2013.
67. (b) Chan, W. C. W.; Nie, S. Science 1998, 281, 2016.
68. O'Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 737.
69. Li, W., et al. J. Phys. Chem. 1998, 102, 5333.
70. (e) Kavan, L.; Kratochvilova, K.; Gratzel, M. J. Electroanal. Chem. 1995, 394, 93.
71. (f) Hagfeldt, A.; Gratzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49.
72. (g) Advanced Catalysts and Nanostructured Materials; Moser, W. R., Ed.; Academic Press: San Diego, CA, 1996; p 592.
73. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37.
74. Elder, S. H.; Butler, P. D. To be submitted for publication.
75. Falconer, J. L.; Magrini, K. A. J. Catal. 1998, 179, 171.
76. Andersson, G.; Magneli, A. Acta Chem. Scand. 1950, 4, 793.
77. Oyama, S. T. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1988, 61, 6786.
78. Cullity, B. D. Elements of X-ray Diffraction, 2nd ed.; Addison-Wesley Publishing Co.; Reading, MA, 1978; p 284.
79. Kavan, L., et al. J. Phys. Chem. 1993, 97, 9493.
80. Haus, J. W.; Shou, H. S.; Honma, I.; Komiyama, H. Phys. Rev. B 1993, 47, 1359.
81. Kortan, A. R., et al. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 1327.
82. Elder, S. H.; Gao, Y.; Li, X.; Liu, J.; McCready, D. E.; Windisch, C. F., Jr. Chem. Mater. 1998, 10, 3140.
83. Poznyak, S. K.; Sviridov, V. V.; Kulak, A. I.; Samstov, M. P. J. Electroanal. Chem. 1992, 340, 73. Smandek, B.; Gerischer, H. Electrochim. Acta 1989, 34, 1411. Nakato, Y.; Tsumura, A.; Tsubomura, H. Chem. Phys. Lett. 1982, 85, 387.
84. Poznyak, S. K.; Sviridov, V. V.; Kulak, A. I.; Samstov, M. P. J. Electroanal. Chem. 1992, 340, 73. Smandek, B.; Gerischer, H. Electrochim. Acta 1989, 34, 1411. Nakato, Y.; Tsumura, A.; Tsubomura, H. Chem. Phys. Lett. 1982, 85, 387.
85. Poznyak, S. K.; Sviridov, V. V.; Kulak, A. I.; Samstov, M. P. J. Electroanal. Chem. 1992, 340, 73. Smandek, B.; Gerischer, H. Electrochim. Acta 1989, 34, 1411. Nakato, Y.; Tsumura, A.; Tsubomura, H. Chem. Phys. Lett. 1982, 85, 387.
86. The photochromic experiments were conducted in a similar fashion as the fluorescence experiments. Monochromatic light from a 450 W xenon lamp was impinged on the samples under ambient conditions, and the color change was monitored visually. The color change occurred within approximately 5 min for all the samples.
87. Yao, J. N.; Hashimoto, K.; Fujishima, A. Nature 1992, 355, 624.
88. Greenwood, N. N. Ionic Crystals, Lattice Defects, and Nonstoichiometry; Butterworths: London, 1968; p 140.
89. Salikhov, K. M.; Tsvetkov, Y. D. In Time Domain Electron Spin Resonance; Kevan, L., Schwartz, R. N., Eds.; Wiley-Interscience: New York, 1979; p 231.
90. Hangchun, H.; Wachs, I. E.; Bare, S. R. J. Phys. Chem. 1995, 99, 10897-10910.
91. Hirofumi, A.; Tanka, T.; Funabiki, T.; Yoshida, S.; Eda, K.; Sotani, N.; Kudo, M.; Hasegawa, S. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19495-19501.
92. Chun, W.; Asakura, K.; Iwasawa, Y. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 9006-9014.
93. Bare, S.; Mitchell, G.; Maj, J. J.; Vrieland, G. E.; Gland, J. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6048-6053.
94. Bare, S. R. Langmuir 1998, 14, 1500-1504.
95. Beattie, I. R.; Gilson, T. R. J. Chem. Soc. A 1969, 2322.
96. Kelly, S.; Pollak, F. H.; Tomkiewicz., M. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2730-2734.
97. Jeziorowski, H.; Knözinger, H. J. Phys. Chem. 1979, 83, 1166-1173.
98. Zingg, D. S.; Makovsky, L. E.; Tischer, R. E.; Brown, F. R.; Hercules, D. M. J. Phys. Chem. 1980, 84, 2898-2906.
99. Chan, S. S.; Iwachs, I. E.; Murrell, L. L.; Wang, L.; Hall W. K. J. Phys. Chem. 1984, 88, 5831-5835.
100. Mestl, G.; Ruiz, P.; Delmon, B.; Knözinger, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11269-11275.
101. Del Arco, M.; Carrazán; S. R. G.; Martín, C.; Rives, V.; García-Ramos, J. V.; Carmona, P. Spectrochim. Acta 1994, 50, 2215-2221.
102. Kakuta, N.; Tohji, K.; Udagawa, Y. J. Phys. Chem. 1988, 92, 2583-2587.
103. Desikan, A. N.; Huang, L.; Oyama, S. T. J. Phys. Chem. 1991, 95, 10050-10056.
104. Desikan, A. N.; Huang, L.; Oyama, T. S. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1992, 88, 3357-3365.
105. Huckel, W. Structural Chemistry of Inorganic Compounds; Elsevier Publishing: New York, 1951; Vol. 2, pp 678-685.
106. Kichambare, P. D.; Kharat, R. B. J. Indian Chem. Soc. 1989, 66, 441.
107. Nozik, A. J.; Memming, R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13061.
108. Barton, D. G.; Shtein, M.; Wilson, R. D.; Soled, S. L.; Iglesia, E. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 630. Jansen, S. A.; Singh, D. J.; Wang, S.-H. Chem. Mater. 1994, 6, 146. Masure, D. M.; Chaquin, P.; Louis, C.; Che, M.; Fournier, M. J. Catal. 1989, 119, 415.
109. Barton, D. G.; Shtein, M.; Wilson, R. D.; Soled, S. L.; Iglesia, E. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 630. Jansen, S. A.; Singh, D. J.; Wang, S.-H. Chem. Mater. 1994, 6, 146. Masure, D. M.; Chaquin, P.; Louis, C.; Che, M.; Fournier, M. J. Catal. 1989, 119, 415.
110. Barton, D. G.; Shtein, M.; Wilson, R. D.; Soled, S. L.; Iglesia, E. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 630. Jansen, S. A.; Singh, D. J.; Wang, S.-H. Chem. Mater. 1994, 6, 146. Masure, D. M.; Chaquin, P.; Louis, C.; Che, M.; Fournier, M. J. Catal. 1989, 119, 415.