Interfacial electron transfer in TiO2 surfaces sensitized with Ru(II)-polypyridine complexes

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 113, Issue 45, 2009, Pages 12532-12540

  Jakubikova, Elena ^a   Snoeberger III, Robert C ^b   Batista, Victor S ^b   Martin, Richard L ^a   Batista, Enrique R ^a  

^a LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b YALE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANCHORING GROUPS; BIPYRIDINES; DENSITY FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS; DYE-SENSITIZED SOLAR CELL; ELECTRONIC EXCITATION; EXCITED ELECTRONIC STATE; FUNCTIONALIZED; INTERFACIAL ELECTRON TRANSFER; MONODENTATES; ORDER OF MAGNITUDE; PHOSPHONATE LINKERS; PHOSPHONATES; PHOSPHONIC ACIDS; PHOTOCONVERSION; POLYPYRIDINES; QUANTUM DYNAMICS SIMULATION; TERPYRIDINES; TIME-SCALES; TIO; VISIBLE LIGHT; VISIBLE LIGHT EXCITATION;

CARBOXYLATION; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRIC EXCITATION; ELECTRON INJECTION; ELECTRON MOBILITY; ELECTRONIC STATES; ORGANIC ACIDS; PHOTOEXCITATION; PHOTOVOLTAIC CELLS; QUANTUM THEORY; RUTHENIUM ALLOYS; SOLAR CELLS;

ELECTRON TRANSITIONS;

ORGANOMETALLIC COMPOUND; PYRIDINE DERIVATIVE; RUTHENIUM; TITANIUM; TITANIUM DIOXIDE;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; ELECTRON; QUANTUM THEORY; SURFACE PROPERTY;

COMPUTER SIMULATION; ELECTRONS; MODELS, CHEMICAL; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; PYRIDINES; QUANTUM THEORY; RUTHENIUM; SURFACE PROPERTIES; TITANIUM;

EID: 70449337742     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp903966n     Document Type: Article

References (76)

1. 2+ and related complexes. In Photochemistry and photophysics of metal complexes; Plenum Press: New York, 1994; p 165.
2. Batista, E. R.; Martin, R. L. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7224.
3. Li, G.; Sproviero, E. M.; Snoeberger, R. C., III; Iguchi, N.; Blakemore, J. D.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Batista, V. S. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 230.
4. Iguchi, N.; Cady, C.; Snoeberger, R. C., III; Hunter, B. M.; Sproviero, E. M.; Schmuttenmaer, C. A.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Batista, V. S. Proc. SPIE 2008, 7034, 70340C.
5. McNamara, W. R.; Snoeberger, R. C.; Li, G.; Schleicher, J. M.; Cady, C. W.; Poyatos, M.; Schmuttenmaer, C. A.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Batista, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14329.
6. Abuabara, S. G.; Cady, C. W.; Baxter, J. B.; Schmuttenmaer, C. A.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Batista, V. S. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11982.
7. Sproviero, E. M.; Gascon, J. A.; McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W.; Batista, V. S. J. Inorg. Biochem. 2006, 100, 786.
8. Abuabara, S. G.; Rego, L. G. C.; Batista, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18234.
9. Rego, L. G. C.; Batista, V. S. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7989.
10. Bach, U.; Lupo, D.; Comte, P.; Moser, J. E.; Weissortel, F.; Salbeck, J.; Spreitzer, H.; Gratzel, M. Nature 1998, 395, 583.
11. Hagfeldt, A.; Gratzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49.
12. O'Regan, B.; Gratzel, M. Nature 1991, 353, 131.
13. Zakeeruddin, S. M.; Nazeeruddin, M. K.; Pechy, P.; Rotzinger, F. P.; HumphryBaker, R.; Kalyanasundaram, K.; Gratzel, M.; Shklover, V.; Haibach, T. Inorg. Chem. 1997, 36, 5937.
14. Argazzi, R.; Bignozzi, C. A.; Heimer, T. A.; Castellano, F. N.; Meyer, G. J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11815.
15. Argazzi, R.; Bignozzi, C. A.; Heimer, T. A.; Castellano, F. N.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2591.
16. Islam, A.; Sugihara, H.; Arakawa, H. J. Photochem. Photobiol, A 2003, 158, 131.
17. Katoh, R.; Furube, A.; Kasuya, M.; Fuke, N.; Koide, N.; Han, L. J. Mater. Chem. 2007, 17, 3190.
18. Bonhote, P.; Moser, J. E.; Humphry-Baker, R.; Vlachopoulos, N.; Zakeeruddin, S. M.; Walder, L.; Gratzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1324.
19. Beley, M.; Bignozzi, C. A.; Kirsch, G.; Alebbi, M.; Raboin, J. C. Inorg. Chim. Acta 2001, 318, 197.
20. Duprez, V.; Biancardo, M.; Krebs, F. C. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2007, 91, 230.
21. Figgemeier, E.; Aranyos, V.; Constable, E. C.; Handel, R. W.; Housecraft, C. E.; Risinger, C.; Hagfeldt, A.; Mukhtar, E. Inorg. Chem. Commun. 2004, 7, 117.
22. Nazeeruddin, M. K.; Kay, A.; Rodicio, I.; Humphry-Baker, R.; Mueller, E.; Liska, P.; Vlachopoulos, N.; Graetzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6382.
23. Zabri, H.; Gillaizeau, I.; Bignozzi, C. A.; Caramori, S.; Chariot, M.-F.; Cano-Boquera, J.; Odobel, F. Inorg. Chem. 2003, 42, 6655.
24. Falkenstrom, M.; Johansson, O.; Hammarstrom, L. Inorg. Chim. Acta 2007, 360, 741.
25. Yang, X.; Baik, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7476.
26. Yang, X. F.; Baik, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13222.
27. Hurst, J. K. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 313.
28. Yamada, H.; Siems, W. F.; Koike, T.; Hurst, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9786.
29. Cape, J. L.; Hurst, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 827.
30. Hurst, J. K.; Cape, J. L.; Clark, A. E.; Das, S.; Qin, C. Inorg. Chem. 2008, 47, 1753.
31. Ghanem, R.; Xu, Y. H.; Pan, J.; Hoffmann, T.; Andersson, J.; Polivka, T.; Pascher, T.; Styring, S.; Sun, L. C.; Sundstrom, V. Inorg. Chem. 2002, 41, 6258.
32. Wolpher, H.; Sinha, S.; Pan, J. X.; Johansson, A.; Lundqvist, M. J.; Persson, P.; Lomoth, R.; Bergquist, J.; Sun, L. C.; Sundstrom, V.; Akermark, B.; Polivka, T. Inorg. Chem. 2007, 46, 638.
33. Treadway, J. A.; Moss, J. A.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1999, 38, 4386.
34. She, C.; Guo, J.; Irle, S.; Morokuma, K.; Mohler, D. L.; Zabri, H.; Odobel, F.; Youm, K.-T.; Liu, F.; Hupp, J. T.; Lian, T. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 6832.
35. Sauvage, J. P.; Collin, J. P.; Chambron, J. C.; Guillerez, S.; Coudret, C.; Balzani, V.; Barigelletti, F.; Decola, L.; Flamigni, L. Chem. Rev. 1994, 94, 993.
36. Asbury, J. B.; Anderson, N. A.; Hao, E.; Ai, X.; Lian, T. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7376.
37. Hannappel, T.; Burfeindt, B.; Storck, W.; Willig, F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 6799.
38. Kallioinen, J.; Benko, G.; Sundstrom, V.; Korppi-Tommola, J. E. I.; Yartsev, A. P. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4396.
39. Benko, G.; Kallioinen, J.; Korppi-Tommola, J. E. I.; Yartsev, A. P.; Sundstrom, V. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 489.
40. Anderson, N. A.; Lian, T. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 491.
41. Asbury, J. B.; Wang, Y.-Q.; Hao, E.; Ghosh, H. N.; Lian, T. Res. Chem. Intermed. 2001, 27, 393.
42. Moyer, B. A.; Thompson, M. S.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 2310.
43. Han, F. S.; Higuchi, M.; Kurth, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2073.
44. Houarner-Rassin, C; Chaignon, F.; She, C.; Stockwell, D.; Blart, E.; Buvat, P.; Lian, T.; Odobel, F. J. Photochem. Photobiol, A 2007, 192, 56.
45. Gillaizeau-Gauthier, I.; Odobel, F.; Alebbi, M.; Argazzi, R.; Costa, E.; Bignozzi, C. A.; Qu, P.; Meyer, G. J. Inorg. Chem. 2001, 40, 6073.
46. Nilsing, M.; Lunell, S.; Persson, P.; Ojamae, L. Surf. Sci. 2005, 582, 49.
47. Pechy, P.; Rotzinger, F. P.; Nazeeruddin, M. K.; Kohle, O.; Zakeeruddin, S. M.; HumphryBaker, R.; Gratzel, M. J. Chem. Soc, Chem. Commun. 1995, 65.
48. Lundqvist, M. J.; Nilsing, M.; Lunell, S.; Akermark, B.; Persson, P. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20513.
49. Lundqvist, M. J.; Nilsing, M.; Persson, P.; Lunell, S. Int. J. Quantum Chem. 2006, 106, 3214.
50. Nilsing, M.; Persson, P.; Ojamae, L. Chem. Phys. Lett. 2005, 415, 375.
51. Persson, P.; Bergstrom, R.; Lunell, S. J. Phys. Chem. B 2000,104, 10348.
52. Persson, P.; Lundqvist, M. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11918.
53. Persson, P.; Lundqvist, M. J.; Ernstorfer, R.; Goddard, W. A.; Willig, F. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 441.
54. Persson, P.; Lunell, S.; Ojamae, L. Chem. Phys. Lett. 2002, 364, 469.
55. Kresse, G.; Furthmüller, J. Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
56. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
57. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
58. Blöchl, P. E. Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
59. Kresse, G.; Joubert, D. Phys. Rev. B 1999, 59, 1758.
60. Djerdj, I.; Tonejc, A. M. J. Alloys Compd. 2006, 413, 159.
61. Ernzerhof, M.; Scuseria, G. E. J. Chem. Phys. 1999, 110, 5029.
62. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A.; Vreven, J. T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Kiene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03; revision D.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
63. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1985, 82, 270.
64. Roy, L. A.; Hay, P. J.; Martin, R. L. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1029.
65. Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257.
66. Harihara, P. C.; Pople, J. A. Theor. Chim. Acta 1973, 28, 213.
67. Bauernschmitt, R.; Ahlrichs, R. Chem. Phys. Lett. 1996, 256, 454.
68. Casida, M. E.; Jamorski, C.; Casida, K. C.; Salahub, D. R. J. Chem Phys. 1998, 108, 4439.
69. Stratmann, R. E.; Scuseria, G. E.; Frisch, M. J. J. Chem. Phys. 1998 109 8218
70. Martin, R. L. J. Chem. Phys. 2003, 118, 4775.
71. Batista, E. R.; Martin, R. L. Natural Transition Orbitals. Encyclopedia of Computational Chemistry; Wiley: Chichester, UK, 2004.
72. Davidson, E. R. Rev. Mod Phys. 1972, 44, 451.
73. Muscat, J. P.; Newns, D. M. Prog. Surf. Sci. 1978, 9, 1.
74. Anderson, P. W. Phys. Rev. 1961, 124, 41.
75. Li, J.; Nilsing, M.; Kondov, I.; Wang, H.; Persson, P.; Lunell, S.; Thoss, M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12326.
76. Rappoport, D.; Furche, F. Excited States and Photochemistry. TimeDependent Density Functional Theory; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2006; p 337.