Cationic and anionic surface binding sites on nanocrystalline zinc oxide: Surface influence on photoluminescence and photocatalysis

Journal of the American Chemical Society

Volumn 131, Issue 12, 2009, Pages 4397-4404

  Scott Bohle, D ^a   Spina, Carla J ^a  

^a MCGILL UNIVERSITY   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

4-NITROPHENOL; ANIONIC SURFACES; COBALT ACETATE; DEFECT EMISSION; ELECTRONIC APPLICATION; NANOCRYSTALLINE; NON-RADIATIVE RECOMBINATIONS; OXIDE NANOCRYSTALS; PHOTO-CATALYTIC; PHOTOEXCITED ELECTRONS; SILANOLATE; SURFACE INFLUENCES; SURFACE MODIFICATION; SURFACE MODIFIERS; ZNO;

BINDING ENERGY; BINDING SITES; COBALT; DYES; PHOTOCATALYSIS; PHOTODEGRADATION; POTASSIUM; PROBES; SEMICONDUCTING ZINC COMPOUNDS; ZINC;

ZINC OXIDE;

4 NITROPHENOL; ANION; CATION; COBALT COMPLEX; NANOCRYSTAL; ZINC OXIDE;

ARTICLE; BINDING SITE; ELECTRON TRANSPORT; PHOTOCATALYSIS; PHOTODEGRADATION; PHOTOLUMINESCENCE; SURFACE PROPERTY;

EID: 67849131075     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja808663b     Document Type: Article

References (78)

1. Van Dijken, A.; Meulenkamp, E. A.; Vanmaekelbergh, D.; Meijerink. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1715-1723.
2. van Dijken, A.; Meulenkamp, E. A.; Vanmaekelbergh, D.; Meijerink. A. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4355-4360.
3. Bahnemann, D. W.; Kormann, C.; Hoffmann, M. R. J. Phys. Chem. 1987, 91, 3789-3798.
4. Djurisic, A. B.; Leung, Y. H. Small 2006, 2, 944-961.
5. Lin, P.-F.; Ko, C.-Y.; Lin, W.-T.; Lee, C. T. Mater. Lett. 2007, 61, 1767-1770.
6. van Dijken, A.; Meulenkamp, E. A.; Vanmaekelbergh, D.; Meijerink, A. J. Lumin. 2000, 87-89, 454-456.
7. Norberg, N. S.; Gamelin, D. R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20810-20816.
8. van Dijken, A.; Meulenkamp, E. A.; Vanmaekelbergh, D.; Meijerink, A. J. Lumin. 2000, 90, 123-128.
9. Schmidt-Mende, L.; MacManus-Driscoll, J. L. Mater. Today (Oxford, U. K.) 2007, 10, 40-48.
10. Ozgur, U.; Alivov, Y. I.; Liu, C.; Teke, A.; Reshchikov, M. A.; Dogan, S.; Avrutin, V.; Cho, S. J.; Morkoc, H. J. Appl. Phys. 2005, 98, 041301/ 1-041301/103.
11. Zhou, X.; Kuang, Q.; Jiang, Z.-Y.; Xie, Z.-X.; Xu, T.; Huang, R.-B.; Zheng, L.-S. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 12091-12093.
12. Lin, Y.; Wang, D.; Zhao, Q.; Li, Z.; Ma, Y.; Yang, M. Nanotechnology 2006, 17, 2110-2115.
13. Vanheusden, K.; Warren, W. L.; Seagar, C. H.; Tallant, D. R.; Voight, J. A.; Gnade, D. E. J. Appl. Phys. 1996, 79, 7983-7990.
14. Lima, S. A. M.; Sigoli, F. A.; Jafelicci, M., Jr.; Davolos, M. R. Int. J. Inorg. Mater 2001, 3, 749-754.
15. Sukkar, M. H.; Johnson, K. H.; Tuller, H. L. Mater. Sci. Eng., B 1990, B6, 49-59.
16. Xu, P. S.; Sun, Y. M.; Shi, C. S.; Xu, F. Q.; Pan, H. B. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B 2003, 199, 286-290.
17. Kröger, F. A. The Chemistry of Imperfect Crystals, 2nd revised ed.; North-Holland Publishing Co: Amsterdam, 1973.
18. Ramanachalam, M. S.; Rohatgi, A.; Carter, W. B.; Schaffer, J. P.; Gupta, T. K. J. Electron. Mater. 1995, 24, 413-19.
19. Liu, M.; Kitai, A. H.; Mascher, P. J. Lumin. 1992, 54, 35-42.
20. Riehl, N. J. Lumin. 1981, 24-25, 335-341.
21. Lin, B.; Fu, Z.; Jia, Y. Appl. Phys. Lett. 2001, 79, 943-945.
22. Wand, D.-F.; Liao, L.; Li, J.-C.; Fu, Q.; Peng, M.-Z.; Zhou, J.-M. Chin. Phys. Lett. 2005, 22, 2084-2087.
23. Kamat, P. V.; Patrick, B. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6829-6834.
24. Yang, C. L.; Wang, J. N.; Ge, W. K.; Guo, L.; Yang, S. H.; Shen, D. Z. J. Appl. Phys. 2001, 90, 4489-4493.
25. Chang, M.; Cao, X. L.; Zeng, H.; Zhang, L. Chem. Phys. Lett. 2007, 446, 370-373.
26. Gong, Y.; Andelman, T.; Neumark, G. F.; O'Brien, S.; Kuskovsky, I. L. Nanoscale Res. Lett. 2007, 2, 297-302.
27. Soares, J. W.; Whitten, J. E.; Oblas, D. W.; Steeves, D. M. Langmuir 2008, 24, 371-374.
28. Tang, E.; Tian, B.; Zheng, E.; Fu, C.; Cheng, G. Chem. Eng. Commun. 2008, 795, 479-491.
29. Liu, Y.; Tong, Y. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008, 8, 1101-1109.
30. Serpone, N.; Dondi, D.; Albini, A. Inorg. Chim. Acta 2007, 360, 794-802.
31. Woell, C. Prog. Surf. Sci. 2007, 82, 55-120.
32. Bowers, G. N., Jr.; McComb, R. B.; Christensen, R. G.; Schaffer, R. Clin. Chem. 1980, 26, 724-729.
33. Zhang, W.; Xiao, X.; An, T.; Song, Z.; Fu, J.; Sheng, G.; Cui, M. J. Chem. Technol. Biotechnol. 2003, 78, 788-794.
34. Bohle, D. S.; Spina, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12380-12381.
35. Bell, A. T. Science 2003, 299, 1688-1691.
36. Dodd, A. C.; McKinley, A. J.; Saunders, M.; Tsuzuki, T. J. Nanopart. Res. 2006, 8, 43-51.
37. Koch, U.; Fojtik, A.; Weller, H.; Henglein, A. Chem. Phys. Lett. 1985, 122, 507-510.
38. Pearton, S. J.; Norton, D. P.; Ip, K.; Heo, Y. W.; Steiner, T. Superlattices Microstruct. 2003, 34, 3-32.
39. Polyakov, A. Y.; Smirnov, N. B.; Govorkov, A. V.; Kozhukhova, E. A.; Pearton, S. J.; Norton, D. P.; Osinsky, A.; Dabiran, A. J. Electron. Mater. 2006, 35, 663-669.
40. Casey, P. S.; Rossouw, C. J.; Boskovic, S.; Lawrence, K. A.; Turney, T. W. Superlattices Microstruct. 2005, 39, 97-106.
41. Rohe, B.; Veeman, W. S.; Tausch, M. Nanotechnology 2006, 77, 277-282.
42. Zheng, Y.; Chen, C.; Zhan, Y.; Lin, X.; Zheng, Q.; Wei, K.; Zhu, J.; Zhu, Y. Inorg. Chem. 2007, 46, 6675-6682.
43. Marais, E.; Klein, R.; Antunes, E.; Nyokong, T. J. Mol. Catal. A: Chem. 2007, 267, 36-42.
44. Cheng, H.-M.; Lin, K.-F.; Hsu, H.-C.; Hsieh, W.-F. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 261909/1-261909/3.
45. Fu, Z. D.; Cui, Y. S.; Zhang, S. Y.; Chen, J.; Yu, D. P.; Zhang, S. L.; Niu, L.; Jiang, J. Z. Appl. Phys. Lett. 2007, 90, 263113/1-263113/3.
46. Lin, K.-F.; Cheng, H.-M.; Hsu, H.-C.; Hsieh, W.-F. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, 263117/1-263117/3.
47. Hong, R.; Pan, T.; Qian, J.; Li, H. Chem. Eng. J. 2006, 779, 71-81.
48. Wu, Y. L.; Tok, A. I. Y.; Boey, F. Y. C.; Zeng, X. T.; Zhang, X. H. Appl. Surf. Sci. 2007, 253, 5473-5479.
49. Jagadish, C.; Pearton, S. Zinc Oxide Bulk, Thin Films and Nanostructures: Processing, Properties and Applications; Elsevier: Amsterdam, 2006.
50. Jang, E. S.; Won, J.-H.; Hwang, S.-J.; Choy, J.-H. Adv. Mater. (Weinheim, Ger.) 2006, 78, 3309-3312.
51. Ischenko, V.; Polarz, S.; Grote, D.; Stavarache, V.; Fink, K.; Driess, M. Adv. Funct. Mater. 2005, 75, 1945-1954.
52. Shen, X.; Pederson, M. R.; Zheng, J.-C.; Davenport, J. W.; Muckerman, J. T.; Allen, P. B. Los Alamos Natl. Lab., Prepr. Arch., Condens. Matter 2006, 112; http://arxiv.org/abs/cond-mat/0610002; arXiv:cond- mat/0610002 [cond-mat.mtrl-sci].
53. Cheng, W. H.; Kung, H. H. Surf. Sci. 1981, 702, L21-L28.
54. Djurisic, A. B.; Choy, W. C. H.; Roy, V. A. L.; Leung, Y. H.; Kwong, C. Y.; Cheah, K. W.; Rao, T. K. G.; Chan, W. K.; Lui, H. F.; Surya, C. Adv. Funct. Mater. 2004, 14, 856-864.
55. Driess, M.; Merz, K.; Rell, S. Eur. J. Inorg. Chem. 2000, 2517-2522.
56. Merz, K.; Hu, H.-M.; Rell, S.; Driess, M. Eur. J. Inorg. Chem. 2003, 51-53.
57. Munro, A. M.; Plante, I. J.-L.; Ng, M. S.; Ginger, D. S. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 6220-6227.
58. Kepler, K. D.; Lisensky, G. C.; Patel, M.; Sigworth, L. A.; Ellis, A. B. J. Phys. Chem. 1995, 99, 16011-16017.
59. Lorenz, J. K.; Ellis, A. B. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10970-10975.
60. Meeker, K.; Ellis, A. B. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 995-1001.
61. Zhang, J. Z.; Geselbracht, M. J.; Ellis, A. B. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 7789-7793.
62. Hays, J.; Reddy, K. M.; Graces, N. Y.; Engelhard, M. H.; Shutthanandan, V.; Luo, M.; Xu, C.; Giles, N. C.; Wang, C.; Thevuthasan, S.; Punnoose, A. J. Phys.: Condens. Matter 2007, 79, 266203/1266203/24.
63. Schwartz, D. A.; Norberg, N. S.; Nguyen, Q. P.; Parker, J. M.; Gamelin, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13205-13218.
64. Laferriere, M.; Galian, R. E.; Maurel, V.; Scaiano, J. C. Chem. Commun.(Cambridge.UK.) 2006, 257-259.
65. Hoffman, A. J.; Carraway, E. R.; Hoffmann, M. R. Environ. Sci. Technol. 1994, 28, 776-785.
66. Kurtz, M.; Strunk, J.; Hinrichsen, O.; Muhler, M.; Fink, K.; Meyer, B.; Woell, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 2790-2794.
67. Polarz, S.; Strunk, J.; Ischenko, V.; van den Berg Maurits, W. E.; Hinrichsen, O.; Muhler, M.; Driess, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 2965-2969.
68. Bahnemann, D. W.; Hoffmann, M. R.; Hong, A. P.; Kormann, C. ACS Symp. Ser. 1987, 349, 120-132.
69. Jing, L.; Yuan, F.; Hou, H.; Xin, B.; Cai, W.; Fu, H. Sci. China, Ser. B 2005, 48, 25-30.
70. Richard, C.; Boule, P. New J. Chem. 1994, 78, 547-552.
71. Richard, C.; Boule, P. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1995, 38, 431-440.
72. Sato, S.; Kadowaki, T. J. Catal. 1987, 706, 295-300.
73. Darwent, J. R.; Lepre, A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2 1986, 82, 1457-1468.
74. Dodd, A.; McKinley, A.; Saunders, M.; Tsuzuki, T. Nanotechnology 2006, 17, 692-698.
75. Sun, T.; Qiu, J.; Liang, C. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 715-721.
76. Ye, C.; Bando, Y.; Shen, G.; Golberg, D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 15146-15151.
77. Jing, L.; Qu, Y.; Wang, B.; Li, S.; Jiang, B.; Yang, L.; Wei, F.; Fu, H.; Sun, J. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2006, 90, 1773-1787.
78. Xu, F.; Yuan, Z.-Y.; Du, G.-H.; Ren, T.-Z.; Bouvy, C.; Halasa, M.; Su, B.-L. Nanotechnology 2006, 17, 588-594.