Towards highly efficient photocatalysts using semiconductor nanoarchitectures

Energy and Environmental Science

Volumn 5, Issue 5, 2012, Pages 6732-6743

  Zhou, Hailong ^a   Qu, Yongquan ^a   Zeid, Tahani ^a   Duan, Xiangfeng ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATTRACTIVE STRATEGIES; CHARGE SEPARATIONS; CHEMICAL ENERGY; CO CATALYSTS; ENVIRONMENTAL REMEDIATION; ESSENTIAL PROBLEMS; NANO-DEVICES; NANOARCHITECTURES; NANOSTRUCTURED SEMICONDUCTOR; PHOTOCATALYST MATERIALS; PHOTOCATALYTIC PROCESS; PHOTOELECTROCHEMICALS; POTENTIAL SOLUTIONS; RECENT PROGRESS; RENEWABLE ENERGY GENERATION; RENEWABLE ENERGY SOURCE; SEMICONDUCTOR NANOSTRUCTURES; VISIBLE LIGHT ABSORPTION;

ELECTROCHEMISTRY; FOSSIL FUELS; GLOBAL WARMING; MATERIALS HANDLING; PHOTOCATALYSIS; RENEWABLE ENERGY RESOURCES;

PHOTOCATALYSTS;

CATALYSIS; CATALYST; ELECTRICITY GENERATION; ENERGY RESOURCE; FOSSIL FUEL; LIGHT AVAILABILITY; NANOTECHNOLOGY; PHOTOCHEMISTRY; RENEWABLE RESOURCE; SEMICONDUCTOR INDUSTRY; SOLAR POWER;

EID: 84860385098     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2ee03447f     Document Type: Review

References (122)

1. Energy Information Administration, Annual Energy Outlook and International Energy Outlook, US Dept of Energy, Washington, DC, 2011
2. J. R. Bolton Science 1978 202 705 711
3. D. Gust T. A. Moore A. L. Moore Acc. Chem. Res. 2009 42 1890 1898
4. S. C. Roy O. K. Varghese M. Paulose C. A. Grimes ACS Nano 2010 4 1259 1278
5. A. Fujishima K. Honda Nature 1972 238 37 38
6. A. J. Bard Science 1980 207 139 144
7. A. Hagfeldt M. Grätzel Acc. Chem. Res. 2000 33 269 277
8. M. Law L. E. Greene J. C. Johnson R. Saykally P. D. Yang Nat. Mater. 2005 4 455 459
9. O. Hayden R. Agarwal C. M. Lieber Nat. Mater. 2006 5 352 356
10. N. S. Lewis Science 2007 315 798 801
11. C. Yang C. J. Barrelet F. Capasso C. M. Lieber Nano Lett. 2006 6 2929 2934
12. I. Gur N. A. Fromer M. L. Geier A. P. Alivisatos Science 2005 310 462 465
13. M. D. Kelzenberg D. B. Turner-Evans B. M. Kayes M. A. Filler M. C. Putnam N. S. Lewis H. A. Atwater Nano Lett. 2008 8 710 714
14. B. Tian T. J. Kempa C. M. Lieber Chem. Soc. Rev. 2009 38 16 24
15. G. Dukovic M. G. Merkle J. H. Nelson S. M. Hughes A. P. Alivisatos Adv. Mater. 2008 20 4306 4311
16. G. Menagen J. E. Macdonald Y. Shemesh I. Popov U. Banin J. Am. Chem. Soc. 2009 131 17406 17411
17. M. Schierhorn S. W. Boettcher S. Kraemer G. D. Stucky M. Moskovits Nano Lett. 2009 9 3262 3267
18. A. Luque A. Marti A. J. Nozik MRS Bull. 2007 32 236 241
19. X. W. Lou L. A. Archer Z. Yang Adv. Mater. 2008 20 3987 4019
20. A. V. Korzhak N. I. Ermokhina A. L. Stroyuk V. K. Bukhtiyarov A. E. Raevskaya V. I. Litvin S. Y. Kuchmiy V. G. Ilyin P. A. Manorik J. Photochem. Photobiol., A 2008 198 126 134
21. Y. Li T. Sasaki Y. Shimizu N. Koshizaki J. Am. Chem. Soc. 2008 130 14755 14762
22. X. D. Wang C. J. Summers Z. L. Wang Adv. Mater. 2004 16 1215 1218
23. J. Manassen D. Cahen G. Hodes A. Sofer Nature 1976 263 97 100
24. M. G. Walter E. L. Warren J. R. McKone S. W. Boettcher Q. Mi E. A. Santori N. S. Lewis Chem. Rev. 2010 110 6446 6473
25. M. Grätzel Nature 2001 414 338 344
26. A. Hagfeldt G. Boschloo L. Sun L. Kloo H. Pettersson Chem. Rev. 2010 110 6595 6663
27. A. Hagfeldt G. Boschloo L. Sun L. Kloo H. Pettersson Chem. Soc. Rev. 2009 38 115 164
28. P. V. Kamat K. Tvrdy D. R. Baker J. G. Radich Chem. Rev. 2010 110 6664 6688
29. H. Tada T. Mitsui T. Kiyonaga T. Akita K. Tanaka Nat. Mater. 2006 5 782 786
30. A. J. Bard M. A. Fox Acc. Chem. Res. 1995 28 141 145
31. K. Sayama H. Arakawa J. Phys. Chem. 1993 97 531 533
32. Z. R. Tian J. A. Voigt J. Liu B. Mckenzie M. J. Mcdermott M. A. Rodriguez H. Konishi H. Xu Nat. Mater. 2003 2 821 826
33. S. Sakthivel B. Neppolian M. V. Shankar B. Arabindoo M. Palanichamy V. Murugesan Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2003 77 65 82
34. T. Ishihara H. Nishiguchi K. Fukamachi Y. Takita J. Phys. Chem. B 1999 103 1 3
35. J. Nozik Annu. Rev. Phys. Chem. 1978 29 189 222
36. A. Fujishima X. Zhang D. A. Tryk Surf. Sci. Rep. 2008 63 515 582
37. C. Gueymard Sol. Energy 2004 76 423 453
38. M. Ni M. K. H. Leung D. Y. C. Leung K. Sumathy Renewable Sustainable Energy Rev. 2007 11 401 425
39. J. Choi H. Park M. R. Hoffmann J. Phys. Chem. C 2010 114 783 792
40. Z. Kang Y. Liu C. H. A. Tsang D. D. D. Ma X. Fan N.-B. Wong S.-T. Lee Adv. Mater. 2009 21 661 664
41. T. Ohmori H. Mametsuka E. Suzuki Int. J. Hydrogen Energy 2000 25 953 955
42. R. Costi G. Cohen A. Salant E. Rabani U. Banin Nano Lett. 2009 9 2031 2039
43. K. Maeda K. Teramura D. Lu T. Takata N. Saito Y. Inoue K. Domen Nature 2006 440 295
44. K. Maeda T. Takata M. Hara N. Saito Y. Inoue H. Kobayashi K. Domen J. Am. Chem. Soc. 2005 127 8286 8287
45. D. A. Tryk A. Fujishima K. Honda Electrochim. Acta 2000 45 2363 2376
46. D. Li H. Haneda N. K. Labhsetwar S. Hishita N. Ohashi Chem. Phys. Lett. 2005 401 579 584
47. A. L. Linsebigler G. Lu J. T. Yates Chem. Rev. 1995 95 735 758
48. J. Zhang Y. Wu M. Xing S. A. K. Leghari S. Sajjad Energy Environ. Sci. 2010 3 715 726
49. X. Chen L. Liu P. Y. Yu S. S. Mao Science 2011 331 746 750
50. A. Kudo Y. Miseki Chem. Soc. Rev. 2009 38 253 278
51. G. Wang H. Wang Y. Ling Y. Tang X. Yang R. C. Fitzmorris C. Wang J. Z. Zhang Y. Li Nano Lett. 2011 11 3026 3033
52. W. Ho J. C. Yu J. Mol. Catal. A: Chem. 2006 247 268 274
53. A. Kongkanand K. Tvrdy K. Takechi M. Kuno P. V. Kamat J. Am. Chem. Soc. 2008 130 4007 4015
54. Z. Ning H. Tian C. Yuan Y. Fu H. Qin L. Sun H. Ågren Chem. Commun. 2011 47 1536 1538
55. R. Brahimi Y. Bessekhouad A. Bouguelia M. Trari J. Photochem. Photobiol., A 2008 194 173 180
56. C. Hu J. Guo J. Qu X. Hu Langmuir 2007 23 4982 4987
57. Y. Li H. Zhang Z. Guo J. Han X. Zhao Q. Zhao S.-J. Kim Langmuir 2008 24 8351 8357
58. J. M. Nedeljković O. I. Mićić S. P. Ahrenkiel A. Miedaner A. J. Nozik J. Am. Chem. Soc. 2004 126 2632 2639
59. M. Niu F. Huang L. Cui P. Huang Y. Yu Y. Wang ACS Nano 2010 4 681 688
60. T. Cao Y. Li C. Wang L. Wei C. Shao Y. Liu Mater. Res. Bull. 2010 45 1406 1412
61. L. Amirav A. P. Alivisatos J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 1051 1054
62. S. Banerjee S. K. Mohapatra P. P. Das M. Misra Chem. Mater. 2008 20 6784 6791
63. C. Ratanatawanate Y. Tao K. J. Balkus, Jr J. Phys. Chem. C 2009 113 10755 10760
64. F. Chen Z. Deng X. Li J. Zhang J. Zhao Chem. Phys. Lett. 2005 415 85 88
65. M. K. Nazeeruddin F. D. Angelis S. Fantacci A. Selloni G. Viscardi P. Liska S. Ito T. Bessho M. Grätzel J. Am. Chem. Soc. 2005 127 16835 16847
66. B. ÓRegan M. Grätzel Nature 1991 353 737 740
67. P. Wang Q. Dai S. M. Zakeeruddin M. Forsyth D. R. MacFarlane M. Grätzel J. Am. Chem. Soc. 2004 126 13590 13591
68. N. Robertson Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 1012 1014
69. M. Grätzel Chem. Lett. 2005 34 8 13
70. K. Maeda M. Eguchi W. J. Youngblood T. E. Mallouk Chem. Mater. 2008 20 6770 6778
71. A. Moores F. Goettmann New J. Chem. 2006 30 1121 1132
72. A. M. Schwartzberg J. Z. Zhang J. Phys. Chem. C 2008 112 10323 10337
73. P. V. Kamat J. Phys. Chem. B 2002 106 7729 7744
74. D. Wodka E. Bielanska R. P. Socha M. E. Wodka J. Gurgul P. Nowak P. Warszynski I. Kumakiri ACS Appl. Mater. Interfaces 2010 2 1945 1953
75. M. Abd Elmoula E. Panaitescu M. Phan D. Yin C. Richter L. H. Lewis L. Menon J. Mater. Chem. 2009 19 4483 4487
76. G. Menagen J. E. Macdonald Y. Shemesh I. Popov U. Banin J. Am. Chem. Soc. 2009 131 17406 17411
77. Y. Qu R. Cheng Q. Su X. Duan J. Am. Chem. Soc. 2011 133 16730 16733
78. Z. Zhang C. Shao X. Li C. Wang M. Zhang Y. Liu ACS Appl. Mater. Interfaces 2010 2 2915 2923
79. V. Subramanian E. E. Wolf P. V. Kamat J. Am. Chem. Soc. 2004 126 4943 4950
80. H. Kato K. Asakura A. Kudo J. Am. Chem. Soc. 2003 125 3082 3087
81. K. Maeda K. Teramura D. Lu N. Saito Y. Inoue K. Domen Angew. Chem. 2006 118 7970 7973
82. Z. Zou J. Ye K. Sayama H. Arakawa Nature 2001 414 625 627
83. T. R. Cook D. K. Dogutan S. Y. Reece Y. Surendranath T. S. Teets D. G. Nocera Chem. Rev. 2010 110 6474 6502
84. N. Bao L. Shen T. Takata K. Domen Chem. Mater. 2008 20 110 117
85. H. Yan J. Yang G. Ma G. Wu X. Zong Z. Lei J. Shi C. Li J. Catal. 2009 266 165 168
86. B. Hinnemann P. G. Moses J. Bonde K. P. Jorgensen J. H. Nielsen S. Horch I. Chorkendorff J. K. Norskov J. Am. Chem. Soc. 2005 127 5308 5309
87. X. Zong H. Yan G. Wu G. Ma F. Wen L. Wang C. Li J. Am. Chem. Soc. 2008 130 7176 7177
88. Y. Hou B. L. Abrams P. C. K. Vesborg M. E. Bjrketun K. Herbst L. Bech A. M. Setti C. D. Damsgaard T. Pedersen O. Hansen J. Rossmeisl S. Dahl J. K. Norskov I. Chorkendorff Nat. Mater. 2011 10 434 438
89. H. I. Karunadasa C. J. Chang J. R. Long Nature 2010 464 1329 1333
90. M. L. Tang D. C. Grauer B. Lassalle-Kaiser V. K. Yachandra L. Amirav J. R. Long J. Yano A. P. Alivisatos Angew. Chem., Int. Ed. 2011 50 10203 10207
91. B. Fisher R. Eisenberg J. Am. Chem. Soc. 1980 102 7361 7363
92. M. Razavet V. Artero M. Fontecave Inorg. Chem. 2005 44 4786 4795
93. X. Hu B. M. Cossairt B. S. Brunschwig N. S. Lewis J. C. Peters Chem. Commun. 2005 4723 4725
94. O. Pantani S. Naksar R. Guillot P. Millet E. Anxolabéhère- Mallart A. Aukauloo Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 9948 9950
95. J. P. Bigi T. E. Hanna W. H. Harman A. Chang C. J. Chang Chem. Commun. 2010 958 960
96. A. Le Goff V. Artero B. Jousselme P. D. Tran N. Guillet R. Métayé A. Fihri S. Palacin M. Fontecave Science 2009 326 1384 1387
97. M. W. Kanan D. G. Nocera Science 2008 321 1072 1075
98. F. Jiao H. Frei Energy Environ. Sci. 2010 3 1018 1027
99. D. Duonghong E. Borgarello M. Grätzel J. Am. Chem. Soc. 1981 103 4685 4690
100. J. J. Concepcion J. W. Jurss M. K. Brennaman P. G. Hoertz A. O. T. Patrocinio N. Y. M. Iha J. L. Templeton T. J. Meyer Acc. Chem. Res. 2009 42 1954 1965
101. C. D. Ellis J. A. Gilbert, Jr W. R. Murphy T. J. Meyer J. Am. Chem. Soc. 1983 105 4842 4843
102. G. C. Dismukes R. Brimblecombe G. A. N. Felton R. S. Pryadun J. E. Sheats L. Spiccia G. F. Swiegers Acc. Chem. Res. 2009 42 1935 1943
103. K. Maeda A. Xiong T. Yoshinaga T. Ikeda N. Sakamoto T. Hisatomi M. Takashima D. Lu M. Kanehara T. Setoyama T. Teranishi K. Domen Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 4096 4099
104. Y. V. Pleskov and Y. Y. Gurevich, in Semiconductor Photoelectrochemistry, ed., P. N. Bartlett, Plenum, New York, 1986
105. A. Kudo Y. Miseki Chem. Soc. Rev. 2009 38 253 278
106. S. Shen L. Guo Mater. Res. Bull. 2008 43 437 446
107. A. Boudjemaa R. Bouarab S. Saadi A. Bouguelia M. Trari Appl. Energy 2009 86 1080 1086
108. T. Hirai Y. Nomura I. J. Komasawa J. Nanopart. Res. 2003 5 61 67
109. J. Wang T. Tsuzuki L. Sun X. Wang ACS Appl. Mater. Interfaces 2010 2 957 960
110. S. Vaidya A. Patra A. K. Ganguli Colloids Surf., A 2010 363 130 134
111. B. Pal T. Torimoto K. Iwasaki T. Shibayama H. Takahashi B. Ohtani J. Phys. Chem. B 2004 108 18670 18674
112. Y. Qu L. Liao R. Cheng Y. Wang Y.-C. Lin Y. Huang X. Duan Nano Lett. 2010 10 1941 1949
113. D. J. Milliron S. M. Hughes Y. Cui L. Manna J. Li L. W. Wang A. P. Alivisatos Nature 2004 430 190 195
114. L. Manna E. C. Scher L.-S. Li A. P. Alivisatos J. Am. Chem. Soc. 2002 124 7136 7145
115. K. Q. Peng Y. J. Yan S. P. Gao J. Zhu Adv. Funct. Mater. 2003 13 127 132
116. Y. Q. Qu L. Liao Y. J. Li H. Zhang Y. Huang X. F. Duan Nano Lett. 2009 9 4539 4543
117. F. Patolsky G. F. Zheng C. M. Lieber Nat. Protoc. 2006 1 1711 1724
118. J. D. Holmes K. P. Johnston R. C. Doty B. A. Korgel Science 2000 287 1471 1473
119. D. J. Pena J. K. N. Mbindyo A. J. Carado T. E. Mallouk C. D. Keating B. Razavi T. S. Mayer J. Phys. Chem. B 2002 106 7458 7462
120. K. J. Morton G. Nieberg S. F. Bai S. Y. Chou Nanotechnology 2008 19 345301
121. Y. Qu T. Xue X. Zhong Y. Lin L. Liao J. Choi X. Duan Adv. Funct. Mater. 2010 20 3005 3011
122. K. Maeda K. Domen J. Phys. Chem. Lett. 2010 1 2655 2661