Is the band gap of pristine TiO2 narrowed by anion- and cation-doping of titanium dioxide in second-generation photocatalysts?

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 110, Issue 48, 2006, Pages 24287-24293

  Serpone, Nick ^a  

^a UNIVERSITY OF PAVIA   (Italy)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHEMISORPTION; DOPING (ADDITIVES); ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY GAP; REDOX REACTIONS; TITANIUM DIOXIDE;

BAND GAPS; ENHANCING PHOTONIC EFFICIENCIES; METAL OXIDE SEMICONDUCTORS; RED SHIFT;

PHOTOCATALYSIS;

EID: 33846043147     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp065659r     Document Type: Article

References (144)

1. (a) Ollis, D. F.; Pelizzetti, E.; Serpone, N. Environ. Sci. Technol. 1991, 25, 1522.
2. (b) Pelizzetti, E.; Minero, C.; Piccinini, P.; Vincenti, M. Coord. Chem. Rev. 1993, 125, 183.
3. (c) Legrini, O.; Oliveros, E.; Braun, A. M. Chem. Rev. 1993, 93, 671.
4. (d) Fox, M. A.; Dulay, M. T. Chem. Rev. 1993, 93, 341.
5. (e) Ollis. D. F., Al-Ekabi, H., Eds. Photocatalytic Purification and Treatment of Water and Air; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 1993.
6. (f) Mills, A.; Davies, R. H.; Worsley, D. Chem. Soc. Rev. 1993, 22, 417.
7. (h) Serpone, N. Res. Chem. Intermed. 1994, 20, 953.
8. (g) Bahnemann, D.; Fox, M. A.; Pelizzetti, E.; Pichat, P.; Serpone, N. In Aquatic and Surface Photochemistry; Heiz, G. R., Zepp, R. G., Crosby, D. G., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1994; pp 261-316.
9. (h) Hoffmann, M. R.; Martin, S. T.; Choi, W.; Bahnemann, D. W. Chem. Rev. 1995, 95, 69.
10. (i) Stafford, U.; Gray, K. A.; Kamat, P. V. Heterogen, Chem. Rev. 1996, 3, 77.
11. (j) Serpone, N.; Khairutdinov, R. Stud. Surf. Sci. Catal. 1997, 103, 417.
12. (k) Mills, A.; Le Hunte, S. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 1997, 108, 1.
13. (l) Herrmann, J.-M. Catal. Today 1999, 53, 115.
14. (m) Litter, M. I. Appl. Catal., B; Environ. 1999, 23, 89.
15. 2 Photocatalysis: Fundamentals and Applications; BKC Inc.: Tokyo, Japan, 2001.
16. (o) Fujishima, A.; Rao, T. N.; Tryk, D. A. J. Photochem. Photobiol. C: Photochem. Rev. 2000, 1, 1.
17. Lawless, D. Ph.D. Thesis, Concordia University, Montreal, Canada, January 1993.
18. (a) Hong, X.-G.; Du, L.-C.; Ye, M.-P.; Weng, Y.-X. Chin. Phys. 2004, 13, 720.
19. (b) Gomez, M. M.; Beermann, N.; Lu, J.; Olsson, E.; Hagfeldt, A.; Niklasson, G. A.; Granqvist, C. G. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2003, 76, 37.
20. (c) He, J.; Benkö, G.; Korodi, F.; Polívka, T.; Lomoth, R.; Åkermark, B.; Sun, L.; Hagfeldt, A.; Sundström, V. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4922.
21. 2, Presented at the 2nd World Conference and Exhibition on Photovoltaic Solar Energy Conversion; 6-10 July 1998; Vienna, Austria; Report July 1998, NREL/CP-590-25056; see also http://www.nrel.gov/docs/legosti/fy98/25056.pdf.
22. (a) Chen, C.; Zhao, W.; Li, J.; Zhao, J.; Hidaka, H.; Serpone, N. Environ. Sci. Technol. 2002, 36, 3604.
23. (b) Zhao, W.; Chen, C.; Li, X.; Zhao, J.; Hidaka, H.; Serpone, N. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 5022.
24. (c) Chen, C.; Li, X.; Ma, W.; Zhao, J.; Hidaka, H.; Serpone, N. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 318.
25. (d) Grünwald, R.; Tributsch, H. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2564.
26. (a) Herrmann, J.-M.; Disdier, J.; Pichat, P. Chem. Phys. Lett. 1984, 108, 618.
27. (b) Herrmann, J.-M.; Mozzanega, M. N.; Pichat, P. J. Photochem. 1983, 22, 333.
28. (c) Pichat, P.; Herrmann, J. M.; Disdier, J.; Mozzanega, M. N.; Courbon, H. Stud. Surf. Sci. Catal. 1984, 19, 319.
29. Serpone, N.; Lawless, D.; Disdier, J.; Herrmann, J.-M. Langmuir 1994, 10, 369.
30. (a) Takeuchi, M.; Yamashita, H.; Matsuoka, M.; Anpo, M.; Hirao, T.; Itoh, N.; Iwamoto, N. Catal. Lett. 2000, 67, 135.
31. (b) Zhu, J.; Deng, Z.; Chen, F.; Zhang, J.; Chen, H.; Anpo, M.; Huang, J.; Zhang, L. Appl. Catal., B: Environ. 2006, 62, 329.
32. Lee, D. H.; Cho, Y. S.; Yi, W. I.; Kim, T. S.; Lee, J. K.; Jung, H. J. Appl. Phys. Lett. 1995, 66, 815.
33. Saha, N. C.; Tompkins, H. G. J. Appl. Phys. 1992, 72, 3072.
34. Asahi, R.; Morikawa, T.; Ohwaki, T.; Aoki, K.; Taga, Y. Science 2001, 293, 269.
35. Morikawa, T.; Asahi, R.; Ohwaki, T.; Aoki, A.; Taga, Y. Jpn. J. Appl. Phys., Part 2, 2001, 40, L561.
36. Lindgren, T.; Mwabora, J. M.; Avendano, E.; Jonsson, J.; Granqvist, C. G.; Lindquist, S. E. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 5709.
37. Irie, H.; Watanabe, Y.; Hashimoto, K. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5483.
38. Diwald, O.; Thompson, T. L.; Zubkov, T.: Goralski, E. G.; Walck, S. D.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 6004.
39. Yang, S. W.; Gao, L. J. Am. Ceram. Soc. 2004, 87, 1803.
40. Di Valentin, C.; Pacchioni, G.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2004, 70, 085116.
41. Sakthivel, S.; Kisch, H. Angew. Chem. 2003, 115, 5057;
42. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2003, 42, 4908.
43. Khan, S. U. M.; Al-Shahry, M.; Ingler, W. B. Science 2002, 297, 2243.
44. Irie, H.; Watanabe, Y.; Hashimoto, K. Chem. Lett. 2003, 32, 772.
45. Noworyta, K.; Augustynski, J. Electrochem. Solid.-State. Lett. 2004, 7, E31.
46. Umebayashi, T.; Yamaki, T.; Tanaka, S.; Asai, K. Chem. Lett. 2003, 32, 330.
47. Umebayashi, T.; Yamaki, T.; Itoh, H.; Asai, K. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 454.
48. Umebayashi, T.; Yamaki, T.; Yamamoto, S.; Miyashita, A.; Tanaka, S.; Sumita, T.; Asai K. J. Appl. Phys. 2003, 93, 5156.
49. Sakthivel, S.; Janczarek, M.; Kisch, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19384.
50. Nakamura, R.; Tanaka, T.: Nakato, Y. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 10617.
51. Kaczmarek, S. M. Proc. SPIE-Spectroscopy of Crystals Activated by Rare-Earth and Transition-Metal Ions 2002, 4766, 78, The International Society for Optical Engineering.
52. Molnar, G.; Benabdesselam, M.; Borossay, J.; Lapraz, D.; Iacconi, P.; Kortov, V. S.; Surdo, A. I. Radiat. Meas. 2001, 33, 663-667.
53. Kodama, N.; Yamaga, M. Phys. Rev. B: Cond. Matter Mater. Phys. 1998, 57, 811.
54. Wang, G.; Gallagher, H. G.; Han, T. P.; Henderson, B.; Yamaga, M.; Yosida, T. J. Phys.: Condens. Matter 1997, 9, 1649.
55. Sanz-Garcia, J. A.; Dieguez, E.; Lopez, F. J.; Agullo-Lopez, F. Solid State Commun. 1989, 72, 1159.
56. Paul, A. J. Mater. Sci. 1975, 10, 692.
57. Di Valentin, C.; Pacchioni, G.-F.; Selloni, A.; Livraghi, S.; Giamello, E. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11414.
58. Belver, C.; Bellod, R.; Stewart, S. J.; Requejo, F. G.; Fernandez-Garcia, M. Appl. Catal., B: Environ. 2006, 65, 309.
59. Asahi, R.; Taga, Y.; Mannstadt, W.; Freeman, A. J. Phys. Rev. B 2000, 61, 7459.
60. Kamisaka, H.; Adachi, T.; Yamashita, K. J. Chem. Phys. 2005, 123, 084704.
61. Thomas, A. G.; Flavel, W. R.; Stockbauer, R.; Patel, S.; Gratzel, M.; Hengerer, R. Phys. Rev. B 2003, 67, 035110.
62. Torres, G. R.; Lindgren, T.; Lu, J.; Granqvist, C.-G.; Lindquist, S.-E. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 5995.
63. Zhao, J.; Chen, C.; Ma, W. Top. Catal. 2005, 55, 267.
64. Irie, H.; Watanabe. Y.; Hashimoto, K. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 5483.
65. Li, D.; Haneda, H.; Hishita, S.: Ohashi, N. Res. Chem. Intermed. 2005, 31, 331.
66. Colon, G.; Hidalgo, M. C.; Munuera, G.; Ferino, I.; Cutrufello, M. G.; Navio, J. A. Appl. Catal., B: Environ. 2006, 63, 45.
67. Jing, L.; Xu, Z.; Sun, X.; Shang, J.; Cai, W. Appl. Surf. Sci. 2001, 180, 308.
68. Ihara, T.; Miyoshi, M.; Ando, M.; Sugihara, S.; Iriyama, Y. J. Mater. Sci. 2001, 56, 4201.
69. Ihara, T.; Miyoshi, M.; Iriyama, Y.; Matsumoto, O.; Sugihara, S. Appl. Catal., B: Environ. 2003, 42, 403.
70. Gole, J. L.; Stout, J. D.; Burda, C.; Lou, Y.; Chen, X. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 1230.
71. Lisachenko, A. A.; Kuznetsov, V. N.; Zacharov, M. N.; Michailov, R. V. Kinet. Catal. 2004, 45, 189.
72. Nakamura, I.; Negishi, N.; Kutsuna, S.; Ihara, T.; Sugihara, S.; Takeuchi, K. J. Mol. Catal. A: Chem. 2000, 161, 205.
73. Kuznetsov, V. N.; Serpone, N. J. Phys. Chem. B, in press.
74. Wang, X. H.: Li, J.-G.; Kamiyama, H.; Ishigaki, T. Thin Solid Films 2006, 506-507, 278.
75. Cheng, P.; Li, W.; Zhou, T.; Jin, Y.; Gu, M. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2004, 168, 97.
76. Anpo, M.; Takeuchi, M. J. Catal. 2003, 216, 505.
77. Li, F. B.; Li, X. Z.; Hou, M. F.; Cheah, K. W.; Choy, W. C. H. Appl. Catal., A: General 2005, 285, 181.
78. Yin, S.; Yamaki, H.; Komatsu, M.; Zhang, Q.; Wang, J.; Tang, Q.; Saito, F.; Sato, T. J. Mater. Chem. 2003, 13, 2996.
79. Otsuka-Yao-Matsuo, S.; Ueda, M. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2004, 168, 1.
80. Li, D.; Ohashi, N.; Hishita, S.; Kolodiazhnyi, T.; Haneda, H. J. Solid State Chem. 2005, 178, 3293.
81. Aita, Y.; Komatsu, M.; Yin, S.; Sato, T. J. Solid State Chem. 2004, 177, 3235.
82. Mrowetz, M.; Balcerski, W.; Colussi, A. J.; Hoffmann, M. R. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17269.
83. Sakthivel, S.; Kisch, H. Chem. Phys. Chem. 2003, 4, 487.
84. Palankowski, V. Ph.D. Thesis, Technical University of Vienna, Austria, December 2000.
85. Ayalew, T. Ph.D. Thesis, Technical University of Vienna, Austria, January 2004.
86. Wang, H.; Lewis, J. P. J. Phys.: Condens. Matter 2006, 18, 421.
87. Lisachenko, A. A.; Mikhailov, R. V. Tech. Phys. Lett. 2005, 31, 21.
88. Li, D.; Haneda, H.; Hishita, S.: Ohashi, N. Chem. Mater. 2005, 17, 2596.
89. Sun, Y.; Egawa, T.; Shao, C.; Zhang, L.; Yao, X. J. Phys. Chem. Solids 2004, 65, 1793.
90. Sun, Y.; Egawa, T.: Shao, C.; Zhang, L.; Yao, X. J, Cry.it. Growth 2004, 268, 118.
91. Chen, J.; Lin, L.-B.; Jing, F.-Q. J. Phys. Chem. Solids 2001, 62, 1257.
92. Lei, Y.; Zhang, L. D. J. Mater. Res. 2001, 16, 1138.
93. Lei, Y.; Zhang, L. D.; Meng, G. W.; Li, G. H.; Zhang, X. Y.; Liang, C. H.; Chen, W.; Wang, S. X. Appl. Phys. Lett. 2001, 78, 1125.
94. Chen, J.; Lin, L.-B.; Lu, T.-C. Wuji Cailiao Xuebao 1999, 14, 363.
95. Cornaz, P. F.; van Hooff, J. H. C.; Pluym, F. J.; Schuit, G. C. A. Discuss. Faraday Soc. 1966, 41, 290.
96. Aston, J. G.; Misra, D. N.; Cresswell, K. M. Nature (London) 1965, 208, 181.
97. Li, D.; Haneda, H.; Labhsetwar, N. K.; Hishita, S.; Ohashi, N. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 579.
98. Claus, P.; Brueckner, A.; Mohr, C.; Hofmeister, H. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11430.
99. Fernandez-Garcia, M.; Martinez-Arias, A.; Hanson, J. C.; Rod-riguez, J. A. Chem. Rev. 2004, 104, 4063.
100. Purnell, I. J.; Chiesa, M.; Parley, R. D.; Murphy, D. M.; Rowlands, C. C.; Paganini, M. C.; Giamello, E. Magn. Reson. Chem. 2002, 40, 381.
101. Kiiko, V. S.; Zabolotskaya, E. V.; Zolotukhina, L. V.; Frolov, N. M.; Dmitriev, I. A.; Makurin, Yu. N. Glass Ceram. 2001, 58, 111.
102. Kiiko, V. S.; Zuev, M. G. Inorg. Mater. 1995, 31, 654.
103. Giamello, E.; Murphy, D.; Ravera, L.; Coluccia, S.; Zecchina, A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1994, 90, 3167.
104. Wilson, T. M.; Wood, R. F. J. Phys. (Paris), Colloque 1976, 7, 190.
105. Vainer, V. S.; Veinger, A. I.; Polonskii, Yu. A. Fizika Tverdogo Tela (Sankt-Peterhurg) 1976, 18, 409.
106. Frezinskii, B. Ya. Vestnik Leningradskogo Universiteta 1966, 21 (10; Ser. Fiz. i Khim. No. 2), 66.
107. Carrasco, J.; Illas, F.; Lopez, N.; Kotomin, E. A.; Zhukovskii, Yu. F.; Evarestov, R. A.; Mastrikov, Yu. A.; Piskunov, S.; Maier, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2006, 73, 064106/1-064106/11.
108. Lu, T.-C.; Wu, S.-Y.; Lin, L.-B.; Zheng, W.-C. Phvsica B: Cond. Matter 2001, 304, 147.
109. Huang, J.; Wang, M.; Zhao, J.; Gao, N.; Li, Y. Appl. Radiat, Isot. 2001, 54, 475.
110. Zhu, X.; Li, Q.; Ming, N.; Meng, Z. Appl. Phys. Lett. 1997, 71, 867.
111. (a) Sousa, C.; Pacchioni, G.-F.; Illas, F. Surf. Sci. 1999, 429, 217.
112. (b) Chen, Y.: Williams, R. T.; Sibley, W. A. Phys. Rev. 1969, 182, 960.
113. (c) Nelson, R. L.; Haie, J. W. Trans. Faraday Soc. 1971, 52, 77.
114. (d) Henrich, V. E.; Dresselhaus, G.; Zeiger, H. J. Phys. Rev. B 1980, 22, 4764.
115. (e) Wu, M. C.; Truong, C. M.; Goodman, D. W. Phys. Rev. B 1992, 46, 12688.
116. (f) Illas, F.; Pacchioni, G. J. Chem. Phys. 1998, 108, 7835.
117. (g) Ferrari, A. M.; Pacchioni, G. J. Phys. Chem. 1995, 99, 17010.
118. (h) Pacchioni, G.; Pescarmona, P. Surf. Sci. 1998, 412/413, 657.
119. (i) Gibson, A.; Haydock, R.; LaFemina, J. P. Appl. Surf. Sci. 1993, 72, 285.
120. (j) Giamello, E.; Paganini, M. C.; Murphy, D. M.; Ferrari, A. M.; Pacchioni, G. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 971.
121. (k) Ferrari, A. M.; Pacchioni, G. J. Phys. Chem. B 1996, 100, 9032.
122. Wang, G.; Gallagher, H. G.; Han, T. P.; Henderson, B.; Yamaga, M.; Yosida, T. J. Phys.; Condens. Matter 1997, 9, 1649.
123. Yamaga, M.: Yosida, T.; Henderson, B.; O'Donnell, K. P.; Date, M. J. Phys.: Condens. Matter 1992, 4, 7285.
124. Basun, S. A.; Kaplyanskii, A. A.; Sevast'yanov, B. K.; Starostin, L. S.; Feofilov, S. P.; Chernyshev, A. A. Fizika Tverdogo Tela (Sankt-Peterburg) 1990, 32, 1898.
125. Sanz-Garcia, J. A.; Dieguez, E.; Lopez, F. J.; Agullo-Lopez, F. Solid State Commun. 1989, 72, 1159.
126. Morsi, M. M.: El-Shennawi, A. W. A. Egyptian J. Phys. (Paris) 1984, 15, 111.
127. Sarma, K. B. N.; Reddy, B. J.; Lakshman, S. V. J. Proc. Indian Natl. Sci. Acad., Part A 1982, 48, 636.
128. Van Engeleh, P. P. J.; Henning, J. C. M. Phys. Lett. A 1967, 25, 733.
129. Corradi, G.; Meyer, M.; Kovacs, L.; Polgar, K. Appl. Phys. B: Laser Opt. 2004, 78, 607.
130. Garcia-Revilla, S.; Rodriguez, F.; Valiente, R.; Pollnau, M. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 447.
131. Solntsev, V. P.; Yurkin, A. M. Kristallogr. 2000, 45, 134.
132. El-Shafi, N. Abd; Morsi, M. M. J. Mater. Sci. 1997, 32, 5185.
133. Khomenko, V. M.; Langer, K.; Andrut, M.; Koch-Mueller, M.; Vishnevsky, A. A. Phys. Chem. Mineral. 1994, 21, 434.
134. Martin, M. J.; Bravo, D.; Sole, R.; Diaz, F.; Lopez, F. J.; Zaldo, C. J. Appl. Phys. 1994, 76, 7510.
135. Yamaga, M.; Yoshida, T.; Naitoh, Y.; Kodama, N. J. Phys.: Condens. Matter 1994, 6, 4381.
136. Solntsev, V. P.; Rodionov, A. Ya.; Khranenko, G. G. Trudy Instituta Ceologii i Geofiziki (Novosibirsk) 1988, 708, 100.
137. Lupei, A.: Lupei, V.; Ionescu, C.; Tang, H. G.; Chen, M. L. Opt. Commun. 1986, 59, 36.
138. Albrecht, G. F.; Eggleston, J. M.; Ewing, J. J. Tunable Solid State Lasers in Springer Series in Optical Sciences 1985, 47, 68.
139. Amosov, A. V.; Korneev, V. V.; Malyshkin, S. F.; Khotimchenko, V. S. Fiz. Khim. Stekla 1982, 8, 361.
140. (a) Joung, S.-K.; Amemiya, T.; Murabayashi, M.; Itoh, K. Appl. Catal., A 2006, 312, 20.
141. (b) Suriye, K.; Praserthdam, P.; Jongsomjit, B. Appl. Surf. Sci. 2006, in press.
142. (c) Komaguchi, K.; Nakano, H.; Araki, A.; Harima, Y. Chem. Phys. Lett. 2006, 428, 338.
143. (a) Emeline, A. V.; Sheremetyeva, N. V.; Khomchenko, N. V.; Ryabchuk, V. K.; Serpone, N. Phys. Chem. Chem. Phys., submitted for publication.
144. (b) Kuznetsov, V. N.; Serpone, N. Chem. Phys., submitted for publication.