Attachment of CdSe nanoparticles to TiO 2 via aqueous linker-assisted assembly: Influence of molecular linkers on electronic properties and interfacial electron transfer

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 3, Issue 11, 2011, Pages 4242-4253

  Nevins, Jeremy S ^a   Coughlin, Kathleen M ^a   Watson, David F ^a  

^a UNIVERSITY AT BUFFALO   (United States)

Author keywords

charge recombination; electron injection; interfacial electron transfer; linker assisted assembly; quantum dot solar cell

Indexed keywords

3-MERCAPTOPROPIONATE; AQUEOUS DISPERSIONS; CDSE NANOPARTICLES; CHARGE RECOMBINATIONS; ELECTRON-TRANSFER; ENVIRONMENTALLY BENIGN; EXCITONIC ABSORPTION; FUNCTIONALIZED; INTERFACIAL ELECTRON TRANSFER; MOLECULAR LINKERS; NANOCRYSTALLINE TIO; PHOTOCURRENT ACTION; QUANTUM DOT SOLAR CELLS; TIO; TRANSIENT ABSORPTION MEASUREMENTS; WHITE-LIGHT ILLUMINATION;

CADMIUM ALLOYS; CELL CULTURE; CONVERSION EFFICIENCY; ELECTRON INJECTION; ELECTRON TRANSITIONS; ELECTRONIC PROPERTIES; FLOWCHARTING; NANOPARTICLES; SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS; TITANIUM DIOXIDE;

CADMIUM COMPOUNDS;

EID: 84855886915     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am200900c     Document Type: Article

References (135)

1. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4403-4409
2. Larson, D. R.; Zipfel, W. R.; Williams, R. M.; Clark, S. W.; Bruchez, M. P.; Wise, F. W.; Webb, W. W. Science 2003, 300, 1434-1436
3. Sambur, J. B.; Riha, S. C.; Choi, D.; Parkinson, B. A. Langmuir 2010, 26, 4839-4847
4. Nozik, A. J. Physica E 2002, 14, 115-120
5. Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Phys. Rev. Lett. 2004, 92, 186601
6. Ellingson, R. J.; Beard, M. C.; Johnson, J. C.; Yu, P.; Micic, O. I.; Nozik, A. J.; Shabaev, A.; Efros, A. L. Nano Lett. 2005, 5, 865-871
7. Nozik, A. J. Chem. Phys. Lett. 2008, 457, 3-11
8. McGuire, J. A.; Joo, J.; Pietryga, J. M.; Schaller, R. D.; Klimov, V. I. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1810-1819
9. Midgett, A. G.; Hillhouse, H. W.; Hughes, B. K.; Nozik, A. J.; Beard, M. C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17486-17500
10. Beard, M. C. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1282-1288
11. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 18737-18753
12. Shockley, W.; Queisser, H. J. J. Appl. Phys. 1961, 32, 510-519
13. Sambur, J. B.; Novet, T.; Parkinson, B. A. Science 2010, 330, 63-66
14. Hodes, G. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17778-17787
15. Niitsoo, O.; Sarkar, S. K.; Pejoux, C.; Rühle, S.; Cahen, D.; Hodes, G. J. Photochem. Photobiol., A 2006, 181, 306-313
16. Vogel, R.; Hoyer, P.; Weller, H. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3183-3188
17. Lee, H. J.; Chen, P.; Moon, S.-J.; Sauvage, F.; Sivula, K.; Bessho, T.; Gamelin, D. R.; Comte, P.; Zakeeruddin, S. M.; Seaok, S. I.; Grätzel, M.; Nazeeruddin, M. K. Langmuir 2009, 25, 7602-7608
18. Yu, P.; Zhu, K.; Norman, A. G.; Ferrere, S.; Frank, A. J.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25451-25454
19. Giménez, S.; Mora-Seró, I.; Macor, L.; Guijarro, N.; Lana-Villarreal, T.; Gómez, R.; Diguna, L. J.; Shen, Q.; Toyoda, T.; Bisquert, J. Nanotechnology 2009, 20, 295204
20. Guijarro, N.; Lana-Villarreal, T.; Mora-Seró, I.; Gómez, R. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4208-4214
21. Watson, D. F. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2299-2309
22. Robel, I.; Subramanian, V.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2385-2393
23. Dibbell, R. S.; Soja, G. R.; Hoth, R. M.; Watson, D. F. Langmuir 2007, 23, 3432-3439
24. Mann, J. R.; Watson, D. F. Langmuir 2007, 23, 10924-10928
25. Chang, C.-H.; Lee, Y.-L. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 053503
26. Lee, Y.-L.; Lo, Y.-S. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 604-609
27. Hyun, B.-R.; Zhong, Y.-W.; Bartnik, A. C.; Sun, L.; Abruña, H. D.; Wise, F. W.; Goodreau, J. D.; Matthews, J. R.; Leslie, T. M.; Borrelli, N. F. ACS Nano 2008, 2, 2206-2212
28. Dibbell, R. S.; Watson, D. F. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3139-3149
29. Dibbell, R. S.; Youker, D. G.; Watson, D. F. J. Phys. Chem. C 2009, 25, 18643-18651
30. Lawless, D.; Kapoor, S.; Meisel, D. J. Phys. Chem. 1995, 99, 10329-10335
31. Bakkers, E. P. A. M.; Marsman, A. W.; Jenneskens, L. W.; Vanmaekelbergh, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 2297-2299
32. Bakkers, E. P. A. M.; Roest, A. L.; Marsman, A. W.; Jenneskens, L. W.; de Jong-van Steensel, L. I.; Kelly, J. J.; Vanmaekelbergh, D. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7266-7272
33. Robel, I.; Kuno, M.; Kamat, P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4136-4137
34. Bang, J. H.; Kamat, P. V. ACS Nano 2009, 3, 1467-1476
35. Chakrapani, V.; Tvrdy, K.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1228-1229
36. Jin, S.; Lian, T. Nano Lett. 2009, 9, 2448-2454
37. Leventis, H. C.; OMahony, F.; Akhtar, J.; Afzaal, M.; OBrien, P.; Haque, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2743-2750
38. Hyun, B.-R.; Bartnik, A. C.; Sun, L.; Hanrath, T.; Wise, F. W. Nano Lett. 2011, 11, 2126-2132
39. Zaban, A.; Mi?i?, O. I.; Gregg, B. A.; Nozik, A. J. Langmuir 1998, 14, 3153-3156
40. Kongkanand, A.; Tvrdy, K.; Takechi, K.; Kuno, M.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 4007-4015
41. Lee, J. H.; Yum, J.-H.; Leventis, H. C.; Zakeeruddin, S. M.; Haque, S. A.; Chen, P.; Seok, S. I.; Grätzel, M.; Nazeeruddin, M. K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 11600-11608
42. Mora-Seró, I.; Giménez, S.; Moehl, T.; Fabregat-Santiago, F.; Lana-Villarreal, T.; Gómez, R.; Bisquert, J. Nanotechnology 2008, 19, 424007
43. Leschkies, K. S.; Divakar, R.; Basu, J.; Enache-Pommer, E.; Boercker, J. E.; Carter, C. B.; Kortshagen, U. R.; Norris, D. J.; Aydil, E. S. Nano Lett. 2007, 7, 1793-1798
44. Mora-Seró, I.; Bisquert, J.; Dittrich, T.; Belaidi, A.; Susha, A. S.; Rogach, A. L. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14889-14892
45. Sambur, J. B.; Parkinson, B. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2130-2131
46. Cao, X.; Chen, P.; Guo, Y. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 20560-20566
47. Kuo, K.-T.; Liu, D.-M.; Chen, S.-Y.; Lin, C.-C. J. Mater. Chem. 2009, 19, 6780-6788
48. Gao, X.-F.; Li, H.-B.; Sun, W.-T.; Chen, Q.; Tang, F.-Q.; Peng, L.-M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7531-7535
49. Guijarro, N.; Shen, Q.; Giménez, S.; Mora-Seró, I.; Bisquert, J.; Lana-Villarreal, T.; Toyoda, T.; Gómez, R. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 22352-22360
50. Park, Y.-S.; Dmytruk, A.; Dmitruk, I.; Yasuto, N.; Kasuya, A.; Takeda, M.; Ohuchi, N. J. Nanosci. Nanotech 2007, 7, 3750-3753
51. Park, Y.-S.; Dmytruk, A.; Dmitruk, I.; Kasuya, A.; Takeda, M.; Ohuchi, N.; Okamoto, Y.; Kaji, N.; Tokeshi, M.; Baba, Y. ACS Nano 2010, 4, 121-128
52. Heimer, T. A.; DArcangelis, S. T.; Farzad, F.; Stipkala, J. M.; Meyer, G. J. Inorg. Chem. 1996, 35, 5319-5324
53. Smith, A. R.; Watson, D. F. Chem. Mater. 2010, 22, 294-304
54. Tachibana, Y.; Umekita, K.; Otsuka, Y.; Kuwabata, S. J. Phys. D: Appl. Phys. 2008, 41, 102002
55. Nazeeruddin, M. K.; Kay, A.; Rodicio, I.; Humphry-Baker, R.; Müller, E.; Liska, P.; Vlachopoulos, N.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6382-6390
56. Mann, J. R.; Gannon, M. K.; Fitzgibbons, T. C.; Detty, M. R.; Watson, D. F. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 13057-13061
57. Tachan, Z.; Shalom, M.; Hod, I.; Rühle, S.; Tirosh, S.; Zaban, A. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6162-6166
58. Baker, J. S.; Nevins, J. S.; Coughlin, K. M.; Colón, L. A.; Watson, D. F. Chem. Mater. 2011, 23, 3546-3555
59. Murray, C. B.; Norris, D. J.; Bawendi, M. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8706-8715
60. Yu, W. W.; Qu, L.; Guo, W.; Peng, X. Chem. Mater. 2003, 15, 2854-2860
61. Ptatschek, V.; Schmidt, T.; Lerch, M.; Müller, G.; Spanhel, L. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1998, 102, 85-95
62. Soloviev, V. N.; Eichhöfer, A.; Fenske, D.; Banin, U. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2673-2674
63. Soloviev, V. N.; Eichhöfer, A.; Fenske, D.; Banin, U. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2354-2364
64. Landes, C.; Braun, M.; Burda, C.; El-Sayed, M. A. Nano Lett. 2001, 1, 667-670
65. Kasuya, A.; Sivamohan, R.; Barnakov, Y. A.; Dmitruk, I. M.; Nirasawa, T.; Romanyuk, V. R.; Kumar, V.; Mamykin, S. V.; Tohji, K.; Jeyadevan, B.; Shinoda, K.; Kudo, T.; Terasaki, O.; Liu, Z.; Belosludov, R. V.; Sundararajan, V.; Kawazoe, Y. Nat. Mater. 2004, 3, 99-102
66. Kudera, S.; Zanella, M.; Giannini, C.; Rizzo, A.; Li, Y.; Gigli, G.; Cingolani, R.; Ciccarella, G.; Spahl, W.; Parak, W. J.; Manna, L. Adv. Mater. 2007, 19, 548-552
67. Ouyang, J.; Zaman, M. B.; Yan, F. J.; Johnston, D.; Li, G.; Wu, X.; Leek, D.; Ratcliffe, C. I.; Ripmeester, J. A.; Yu, K. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 13805-13811
68. Park, Y.-S.; Dmytruk, A.; Dmitruk, I.; Kasuya, A.; Okamoto, Y.; Kaji, N.; Tokeshi, M.; Baba, Y. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 18834-18840
69. Yu, K.; Hu, M. Z.; Wang, R.; Le Piolet, M.; Frotey, M.; Zaman, M. B.; Wu, X.; Leek, D. M.; Tao, Y.; Wilkinson, D.; Li, C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 3329-3339
70. Underwood, D. F.; Kippeny, T.; Rosenthal, S. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 436-443
71. Ramsden, J. J.; Grätzel, M. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1984, 80, 919-933
72. Hässelbarth, A.; Eychmüller, A.; Weller, H. Chem. Phys. Lett. 1993, 203, 271-276
73. Tata, M.; Banerjee, S.; John, V. T.; Waguespack, Y.; McPherson, G. L. Colloids Surf., A 1997, 127, 39-46
74. Bowen Katari, J. E.; Colvin, V. L.; Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. 1994, 98, 4109-4117
75. Peng, Z. A.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 183-184
76. Shindo, H.; Brown, T. L. J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 1904-1909
77. Sze, Y. K.; Davis, A. R.; Neville, G. A. Inorg. Chem. 1975, 14, 1969-1974
78. Jalilehvand, F.; Mah, V.; Leung, B. O.; Mink, J.; Bernard, G. M.; Hajba, L. Inorg. Chem. 2009, 48, 4219-4230
79. Condrate, R. A.; Nakamoto, K. J. Chem. Phys. 1965, 42, 2590-2598
80. Nakamoto, K. Infrared and Raman Spectra of Inorganic and Coordination Compounds. 5 th ed.; John Wiley and Sons: New York, 1997.
81. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84 th ed.; Lide, D. R., Ed.; CRC Press: New York, 2003-2004.
82. Barrie, P. J.; Gyani, A.; Motevalli, M.; OBrien, P. Inorg. Chem. 1993, 32, 3862-3867
83. Lee, J. H.; Kim, Y. A.; Kim, K.; Huh, Y. D.; Hyun, J. W.; Kim, H. S.; Noh, S. J.; Hwang, C.-S. Bull. Korean Chem. Soc. 2007, 28, 1091-1096
84. Nakamoto, K.; Morimoto, Y.; Martell, A. E. J. Am. Chem. Soc. 1961, 83, 4528-4532
85. Deacon, G. B.; Phillips, R. J. Coord. Chem. Rev. 1980, 33, 227-250
86. Carty, A. J.; Taylor, N. J. Inorg. Chem. 1977, 16, 177-181
87. Dannhauser, T.; ONeil, M.; Johansson, K.; Whitten, D.; McLendon, G. J. Phys. Chem. 1986, 90, 6074-6076
88. Cowdery-Corvan, J. R.; Whitten, D. G.; McLendon, G. L. Chem. Phys. 1993, 176, 377-386
89. Talapin, D. V.; Rogach, A. L.; Kornowski, A.; Haase, M.; Weller, H. Nano Lett. 2001, 1, 207-211
90. Bullen, C.; Mulvaney, P. Langmuir 2006, 22, 3007-3013
91. Kim, W.; Lim, S. J.; Jung, S.; Shin, S. K. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 1539-1546
92. Jalilehvand, F.; Leung, B. O.; Mah, V. Inorg. Chem. 2009, 48, 5758-5771
93. Finnie, K. S.; Bartlett, J. R.; Woolfrey, J. L. Langmuir 1998, 14, 2744-2749
94. Shklover, V.; Ovchinnkov, Y. E.; Braginsky, L. S.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Chem. Mater. 1998, 10, 2533-2541
95. Fillinger, A.; Parkinson, B. A. J. Electrochem. Soc. 1999, 146, 4559-4564
96. Nazeeruddin, M. K.; Humphry-Baker, R.; Liska, P.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 8981-8987
97. Trammell, S. A.; Meyer, T. J. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 104-107
98. Watson, D. F.; Marton, A.; Stux, A. M.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11680-11688
99. Hoertz, P. G.; Staniszewski, A.; Marton, A.; Higgins, G. T.; Incarvito, C. D.; Rheingold, A. L.; Meyer, G. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8234-8245
100. Mann, J. R.; Nevins, J. S.; Soja, G. R.; Wells, D. D.; Levy, S. C.; Marsh, D. A.; Watson, D. F. Langmuir 2009, 25, 12217-12228
101. Ataman, E.; Isvoranu, C.; Knudsen, J.; Schulte, K.; Andersen, J. N.; Schnadt, J. Surf. Sci. 2011, 605, 179-186
102. Nazeeruddin, M. K.; Péchy, P.; Renouard, T.; Zakeeruddin, S. M.; Humphry-Baker, R.; Comte, P.; Liska, P.; Cevey, L.; Costa, E.; Shklover, V.; Spiccia, L.; Deacon, G. B.; Bignozzi, C.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1613-1624
103. Chen, J.; Song, J. L.; Sun, X. W.; Deng, W. Q.; Jiang, C. Y.; Lei, W.; Huang, J. H.; Liu, R. S. Appl. Phys. Lett. 2009, 94, 153115
104. Chakrapani, V.; Baker, D.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9607-9615
105. Chakrapani, V.; Baker, D.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2010, 133, 9607-9615
106. Watson, D. F.; Meyer, G. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 119-156
107. Haque, S. A.; Tachibana, Y.; Willis, R. L.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 538-547
108. Ekimov, A. I.; Hache, F.; Schanne-Klein, M. C.; Ricard, D.; Flytzanis, C.; Kudryavtsev, I. A.; Yazeva, T. V.; Rodina, A. V.; Efros, A. L. J. Opt. Soc. Am. B: Opt. Phys. 1993, 10, 100-107
109. Hilinski, E. F.; Lucas, P. A.; Wang, Y. J. Chem. Phys. 1988, 89, 3435-3441
110. Bawendi, M. G.; Wilson, W. L.; Rothberg, L.; Carroll, P. J.; Jedju, T. M.; Steigerwald, M. L.; Brus, L. E. Phys. Rev. Lett. 1990, 65, 1623-1626
111. Klimov, V. I.; Haring-Bolivar, P.; Kurz, H.; Karavanskii, V. A. Superlattices Microstruct. 1996, 20, 395-404
112. Logunov, S.; Green, T.; Marguet, S.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. 1998, 102, 5652-5658
113. Burda, C.; Link, S.; Green, T. C.; El-Sayed, M. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 10775-10780
114. Zhang, J. Z.; ONeil, R. H.; Roberti, T. W. J. Phys. Chem. 1994, 98, 3859-3864
115. Roberti, T. W.; Cherepy, N. J.; Zhang, J. Z. J. Chem. Phys. 1998, 108, 2143-2151
116. Zhang, J. Z. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7239-7253
117. Uchihara, T.; Urasaki, T.; Kamiya, T.; Tamaki, Y.; Ganeko, M.; Kinjo, S.; Oshiro, H.; Kinjo, A. J. Photochem. Photobiol., A 1998, 118, 131-136
118. Uchihara, T.; Kamiya, T.; Maedomari, S.; Maehira, S.; Kinjo, A. J. Photochem. Photobiol., A 2001, 141, 193-199
119. Sayama, K.; Arakawa, H. J. Phys. Chem. 1993, 97, 531-533
120. Sayama, K.; Arakawa, H. J. Photochem. Photobiol., A 1996, 94, 67-76
121. Kay, A.; Humphry-Baker, R.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1994, 98, 952-959
122. Tachibana, Y.; Moser, J. E.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. 1996, 100, 20056-20062
123. Kelly, C. A.; Farzad, F.; Thompson, D. W.; Stipkala, J. M.; Meyer, G. J. Langmuir 1999, 15, 7047-7054
124. Mulhern, K. R.; Detty, M. R.; Watson, D. F. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6010-6018
125. Nozik, A. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 1978, 29, 189-222
126. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49-68
127. ORegan, B.; Grätzel, M.; Fitzmaurice, D. Chem. Phys. Lett. 1991, 183, 89-93
128. ORegan, B.; Grätzel, M.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. 1991, 95, 10525-10528
129. Boschloo, G.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7860-7868
130. Benkö, G.; Kallioinen, J.; Korppi-Tommola, J. E. I.; Yartsev, A. P.; Sundström, V. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 489-493
131. James, D. R.; Liu, Y.-S.; de Mayo, P.; Ware, W. R. Chem. Phys. Lett. 1985, 120, 460-465
132. Gopidas, K. R.; Bohorquez, M.; Kamat, P. V. J. Phys. Chem. 1990, 94, 6435-6440
133. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 2nd ed.; Plenum Press: New York, 1999.
134. Blackburn, J. L.; Selmarten, D. C.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14154-14157
135. Farrow, B.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11124-11131