Location of hole and electron traps on nanocrystalline anatase TiO 2

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 116, Issue 19, 2012, Pages 10796-10804

  Mercado, Candy C ^a   Knorr, Fritz J ^a   McHale, Jeanne L ^a   Usmani, Shirin M ^b   Ichimura, Andrew S ^b   Saraf, Laxmikant V ^c  

^a WASHINGTON STATE UNIVERSITY   (United States)

^b SAN FRANCISCO STATE UNIVERSITY   (United States)

^c PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ANATASE NANOPARTICLES; ANATASE PHASE; BLUE-SHIFTED; ELECTRON AND HOLE TRAPS; ELECTRON BACK-SCATTERED DIFFRACTION; MOLECULAR BASIS; NANOCRYSTALLINE ANATASE; SPATIAL SEPARATION; SURFACE TRAP; TIO; TITANIUM ATOMS; VISIBLE PHOTOLUMINESCENCE;

DEFECTS; ELECTRON TRAPS; HOLE TRAPS; NANOPARTICLES; NANOSHEETS; NANOTUBES; PHOTOLUMINESCENCE; TITANIUM;

TITANIUM DIOXIDE;

EID: 84861711298     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp301680d     Document Type: Article

References (80)

1. Kopidakis, N.; Neale, N. R.; Zhu, K.; van de Lagemaat, J.; Frank, A. J. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 202106
2. Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595-6663
3. Linsebigler, A. L.; Lu, G.; Yates, J. T., Jr. Chem. Rev. 1995, 95, 735-758
4. Roy, S. C.; Varghese, O. K.; Paulose, M.; Grimes, C. A. ACS Nano 2010, 4, 1259-1273
5. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37-38
6. Fergus, J. W. J. Mater. Sci. 2003, 38, 4259-4270
7. Wang, Q.; Zhang, Z.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7084-7092
8. Weidmann, W.; Dittrich, Th.; Konstantinova, E.; Lauermann, I.; Uhlendorf, I.; Koch, F. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1999, 56, 153-165
9. Murakami, N.; Kurihara, Y.; Tsubota, T.; Ohno, T. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3062-3069
10. Tachikawa, T.; Wang, N.; Yamashita, S.; Cui, S. C.; Majima, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8593-8597
11. Bailes, M.; Cameron, P. J.; Lobato, K.; Peter, L. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15429-15435
12. Dimitrijevic, N. M.; Saponjic, Z. V.; Rabatic, B. M.; Poluektov, O. G.; Rajh, T. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14597-14601
13. Skinner, D. E.; Colombo, D. P., Jr.; Cavaleri, J. J.; Bowman, R. M. J. Phys. Chem. 1995, 99, 7853-7856
14. Knorr, F. J.; Zhang, D.; McHale, J. L. Langmuir 2007, 23, 8686-8690
15. Knorr, F. J.; Mercado, C. C.; McHale, J. L. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 12786-94
16. Mercado, C. C.; McHale, J. L. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2010, 1268, EE03-10
17. Rich, C. C.; Knorr, F. J.; McHale, J. L. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2010, 1268, EE03-08
18. 2. Handbook of Luminescent Semiconductor Materials; Bergman, L.,; McHale, J. L., Eds.; Taylor and Francis: Boca Raton, 2012; Chapter 14.
19. Mercado, C. C.; Seeley, Z.; Bandyopadhyay, A.; Bose, S.; McHale, J. L. ACS Appl. Mater. Interfaces 2011, 3, 2281-2288
20. Imanishi, A.; Okamura, T.; Ohashi, N.; Nakamura, R.; Nakato, Y. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11569-11578
21. Komaguchi, K.; Nakano, H.; Araki, A.; Harima, Y. Chem. Phys. Lett. 2006, 428, 338-342
22. Kofstad, P; Nonstoichiometry, Diffusion, and Electrical Conductivity in Binary Metal Oxides; Wiley-Interscience: New York, 1972; pp 139-145.
23. Redmond, G.; Fitzmaurice, D.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1993, 97, 6951
24. Boschloo, G.; Fitzmaurice, D. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2228
25. Howe, R. F.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. 1985, 89, 4495
26. Thomas, A. G.; Flavell, W. R.; Kumarasinghe, A. R.; Mallick, A. K.; Tsoutsou, D.; Smith, G. C.; Stockbauer, R.; Patel, S.; Grätzel, M.; Hengerer, R. Phys. Rev. B 2003, 67, 035110
27. Barbe, C. J.; Arendse, F.; Camte, P.; Jirousek, M.; Lenzmann, F.; Shklover, V.; Grätzel, M. J. Am. Ceram. Soc. 1997, 80, 3157-71
28. Fang, W. Q.; Gong, X.-Q.; Yang, H. G. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 725-734
29. Diebold, U.; Ruzycki, N.; Herman, G. S.; Selloni, A. Catal. Today 2003, 85, 93-100
30. Lazzeri, M.; Vittadini, A.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2001, 63, 155409
31. Yang, H. G.; Sun, C. H.; Qiao, S. Z.; Zou, J.; Liu, G.; Smith, S. C.; Cheng, H. M.; Lu, G. Q. Nature 2008, 453, 638-642
32. Wu, B.; Guo, C.; Zheng, N.; Xie, Z.; Stucky, G. D. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17563-17567
33. Varghese, O. K.; Paulose, M.; Grimes, C. A. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 592-597
34. Zhang, D.; Downing, J. A.; Knorr, F. J.; McHale, J. L. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 21890-21898
35. Prakasam, H.; Shankar, K.; Paulose, M.; Varghese, O.; Grimes, C. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 7235-7241
36. Ishibashi, K.; Yamaguchi, R.; Kimura, Y.; Niwano, M. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, K10-K14
37. Ichimura, A. S.; Mack, B.; Usmani, S. M.; Mars, D. submitted.
38. Wright, S. I.; Adams, B. L. Metallurg. Trans. A 1995, 23, 759-767
39. Field, D. P. Ultramicroscopy 1997, 67, 1-9
40. Zhu, K.; Neale, N. R.; Miedaner, A.; Frank, A. J. Nano Lett. 2007, 6, 69
41. Mohammadpour, R.; Iraji Zad, A.; Hagfeldt, A.; Boschloo, G. ChemPhysChem 2010, 11, 2140-2145
42. Zhu, K.; Neale, N. R.; Halverson, A. F.; Kim, J. Y.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13433-13441
43. Kamaguchi, K.; Maruoka, T.; Nakano, H.; Imae, I.; Ooyama, Y.; Harima, Y. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 1160-1163
44. de Lara-Castells, M. P.; Krauss, J. L. Chem. Phys. Lett. 2002, 354, 483
45. Seo, H.; Baker, L. R.; Hervier, A.; Kim, J.; Whitten, J. L.; Somorjai, G. A. Nano Lett. 2011, 11, 751-756
46. Lucovsky, G.; Seo, H.; Lee, S.; Fleming, L. B.; Ulrich, M. D.; Lüning, J.; Lysaght, P.; Bersucker, G. Jpn. J. Appl. Phys. 2007, 46, 1899-1909
47. Yu, J.; Fan, J.; Kangle, L. Nanoscale 2010, 2, 2144-2149
48. Aschauer, U.; He, Y.; Cheng, H.; Li, S.-C.; Diebold, U.; Selloni, A. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 1278-1284
49. He, Y. B.; Dulub, O.; Cheng, H. Z.; Selloni, A.; Diebold, U. Phys. Rev. Lett. 2009, 102, 106105
50. Diebold, U.; Ruzycki, N.; Herman, G. S.; Selloni, A. Catal. Today 2003, 85, 93-100
51. Cheng, H. Z.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2009, 79, 092101
52. Brinzari, V.; Korotcenkov, G.; Golovanov, V. Thin Solid Films 2001, 391, 167-175
53. Bilmes, S. A.; Mandelbaum, P.; Alvarez, F.; Victoria, N. M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9851-9858
54. Wu, N.; Wang, J.; Tafen, D. N.; Wang, H.; Zheng, J.-G.; Lewis, J. P.; Liu, X.; Leonard, S. S.; Manivannan, A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6679-6685
55. Cheng, H.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2009, 79, 092101/1-3
56. Thomas, A. G.; Flavell, W. R.; Mallick, A. K.; Kumariasinghe, A. R.; Tsuotsuo, D.; Khan, N.; Chatwin, C.; Rayner, S.; Smith, G. S.; Stockbauer, R. I.; Warren, S.; Johal, T. K.; Patel, S.; Holland, D.; Taleb, A.; Wiame, F. Phys. Rev. B 2007, 75, 035105
57. Kandiel, T. A.; Dillert, R.; Bahnemann, D. W. Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 683
58. Kho, Y. K.; Iwase, A.; Teoh, W. Y.; Mädler, L.; Kudo, A.; Amal, R. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 2821-2829
59. Zhang, Z. R.; Bondarchuk, E.; Kay, B. D.; White, J. M.; Dohnalek, Z. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 3021
60. Marta, G. Appl. Catal., A 2000, 200, 275-285
61. Spoto, G.; Merterra, C.; Marchese, L.; Orio, L.; Zecchina, A. Appl. Catal., A 1990, 41, 275-285
62. Hurum, D. C.; Agrios, A. G.; Gray, K. A.; Rajh, T.; Thurnauer., M. C. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 4545
63. Deskins, N. A.; Kerisit, S.; Rosso, K. M.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 9290
64. Szczepankiewics, S.; Colussi, A. J.; Hoffmann, M. R. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9842-9850
65. Wang, Q.; Chen, C.; Zhao, D.; Ma, W.; Zhao, J. X. Langmuir 2008, 24, 7338-7348
66. Knorr, F. J.; McHale, J. L., to be submitted.
67. Weidmann, W.; Dittrich, Th.; Konstantinova, E.; Lauermann, I.; Uhlendorf, I.; Koch, F. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 1999, 56, 153-165
68. Wang, K.-P.; Teng, H. Appl. Phys. Lett. 2007, 91, 173102/1-3
69. Di Valentin, C.; Pacchioni, G.; Selloni, A. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20543-20552
70. Deskins, A. N.; Rousseau, R.; Dupuis, M. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 7562-7572
71. Dimitrijevic, N. D.; Saponjic, Z. V.; Rabatic, B. M.; Poluektov, O. G.; Rajh, T. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14597-14601
72. Cao, F.; Oskam, G.; Searson, P. C.; Stipkala, J. M.; Helmer, T. A.; Farzad, F.; Meyer, G. J. J. Phys. Chem. 1995, 99, 11974-11980
73. Amano, F.; Yasumoto, T.; Orlando-Omar, P.-M.; Uchida, S.; Shibayama, T.; Ohtani, B. Chem. Commun. 2009, 2311-2313
74. Caputo, G.; Nobile, C.; Kipp, T.; Blasi, L.; Grillo, V.; Carlino, E.; Manna, L.; Cingolani, R.; Cozzoli, P. D.; Athanassiou, A. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 701-714
75. Wang, R.; Nobuyuki, S.; Fujishima, A.; Watanabe, T.; Hashimoto, K. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 2188-2194
76. Nakajima, A.; Shin-ichi, K.; Watanabe, T.; Hasimoto, K. J. Photochem. Photobiol. A 2001, 146, 129-132
77. Chen, C. A.; Chen, K. Y.; Huang, Y. S.; Tsai, D. S.; Tiong, K. K.; Chien, F. Z. J. Cryst. Growth 2008, 310, 3663
78. Liu, M.; Piao, L.; Zhao, L.; Ju, S.; Yan, Z.; He, T.; Zhou, C.; Wang, W. Chem. Commun. 2010, 46, 1664
79. Diebold, U. Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53-229
80. Aradi, B.; Deak, P.; Huy, H.; Rosenauer, A.; Frauenheim, T. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 18494-18499