Hydrophilicity control of visible-light hydrogen evolution and dynamics of the charge-separated state in dye/TiO2/Pt hybrid systems

Chemistry - A European Journal

Volumn 18, Issue 48, 2012, Pages 15368-15381

  Han, Won Sik ^a   Wee, Kyung Ryang ^a   Kim, Hyun Young ^a   Pac, Chyongjin ^a   Nabetani, Yu ^b   Yamamoto, Daisuke ^b   Shimada, Tetsuya ^b   Inoue, Haruo ^b   Choi, Heesung ^c,d   Cho, Kyeongjae ^c,d   Kang, Sang Ook ^a  

^a Korea University   (South Korea)

^b TOKYO METROPOLITAN UNIVERSITY   (Japan)

^c The University of Texas at Dallas   (United States)

^d Seoul National University   (South Korea)

Author keywords

charge transfer; dyes pigments; hydrogen; photosynthesis; water chemistry

Indexed keywords

ABSORPTION SPECTROSCOPY; CHARGE TRANSFER; ETHYLENEDIAMINETETRAACETIC ACID; HYBRID SYSTEMS; HYDROGEN; LIGHT; PHOTOSYNTHESIS; QUANTUM YIELD; SUSPENSIONS (FLUIDS); TITANIUM DIOXIDE; WATER ABSORPTION;

CHARGE RECOMBINATIONS; CHARGE-SEPARATED STATE; DYES/PIGMENTS; FEMTOSECOND TRANSIENT SPECTROSCOPY; HYBRID PHOTOCATALYSTS; HYDROPHILIC/HYDROPHOBIC; TRANSIENT ABSORPTION MEASUREMENTS; WATER CHEMISTRY;

HYDROPHILICITY;

EID: 84869422039     PISSN: 09476539     EISSN: 15213765     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/chem.201201500     Document Type: Article

References (95)

1. A. Fujishima, K. Honda, Nature 1972, 238, 37.
2. M. Grätzel, Acc. Chem. Res. 1981, 14, 376
3. A. J. Bard, M. A. Fox, Acc. Chem. Res. 1995, 28, 141.
4. C. A. Grims, O. K. Vorghese, S. Ranjan, Light, Water, Hydrogen-The Solar Generation of Hydrogen by Water Photoelectrolysis, Springer, New York, 2008
5. S. Licht, G. Holdes, in Series on Photoconversion of Solar Energy, Vol. 3 (Eds.:, M. D. Archer, A. J. Nozik, Imperial College Press, Singapore, 2008, pp. 591-632
6. N. S. Lewis, A. G. Nocera, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 15729.
7. F. M. MacDonnell, in Solar Hydrogen Generation-Toward a Renewable Energy Future (Eds.:, K. Rajeshwar, R. McConnel, S. Licht,), Springer, New York, 2008, pp. 123-166
8. A. J. Esswein, D. G. Nocera, Chem. Rev. 2007, 107, 4022
9. T. Shimada, A. Kumagai, S. Funyu, S. Takagi, D. Masui, Y. Nabetani, H. Tachibana, D. A. Tryk, H. Inoue, Faraday Discuss. 2012, 155, 145.
10. J. H. Alstrum-Acevedo, M. K. Brennaman, T. J. Meyer, Inorg. Chem. 2005, 44, 6802
11. P. G. Hoertz, T. E. Mallouk, Inorg. Chem. 2005, 44, 6828
12. S. Chakraborty, T. J. Wadas, H. Hester, R. Schmehl, R. Eisenberg, Inorg. Chem. 2005, 44, 6865.
13. H. G. Kim, P. H. Borse, J. S. Jang, C. W. Ahn, E. D. Jeong, J. S. Lee, Adv. Mater. 2011, 23, 2088
14. J. S. Hong, S. Lee, J. S. Jang, J. S. Lee, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1781.
15. K. Rajeshwar, in Solar Hydrogen Generation-Toward a Renewable Energy Future (Eds.:, K. Rajeshwar, R. McConnel, S. Licht,), Springer, New York, 2008, pp. 167-228.
16. A. Kudo, Y. Miseki, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 253
17. M. Kitano, M. Hara, J. Mater. Chem. 2010, 20, 627.
18. K. Domen, J. N. Kondo, M. Hara, T. Takata, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2000, 73, 1307
19. K. Maeda, M. Higashi, D. Lu, R. Abe, K. Domen, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5858
20. K. Maeda, R. Abe, K. Domen, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 3057
21. R. Abe, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2011, 84, 1000.
22. H.-I. Kim, J. Kim, W. Kim, W. Choi, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 9797.
23. Y. H. Iwase, Y. Ng, A. Ishiguro, A. Kudo, R. Amal, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11054
24. Y. Miseki, A. Kudo, ChemSusChem 2011, 4, 245.
25. K. Hashimoto, I. Irie, A. Fujishima, Jpn. J. Appl. Phys. 2005, 44, 8269.
26. A. Mills, S. Le Hunte, J. Photochem. Photobiol. A 1997, 108, 1
27. M. Grätzel, Chem. Lett. 2005, 34, 8.
28. M. R. Hoffmann, S. T. Martin, W. Choi, D. W. Bahnemann, Chem. Rev. 1995, 95, 69
29. A. L. Linsebigler, G. Lu, J. T. Yates, Chem. Rev. 1995, 95, 735
30. T. L. Thompson, J. T. Yates, Chem. Rev. 2006, 106, 4428
31. X. Chen, S. S. Mao, Chem. Rev. 2007, 107, 2891.
32. D. C. Schmelling, K. A. Gray, P. V. Kamat, Environ. Sci. Technol. 1996, 30, 2547.
33. J.-M. Lehn, J.-P. Sauvage, Nouv. J. Chim. 1977, 1, 449
34. A. Moradpour, E. Amouyal, P. Keller, H. Kagan, Nouv. J. Chim. 1978, 2, 547
35. M. Kirch, J.-M. Lehn, J.-P. Sauvage, Helv. Chim. Acta 1979, 62, 1345
36. P. Keller, A. Moradpour, E. Amouyal, H. B. Kagan, Nouv. J. Chim. 1980, 4, 377
37. D. Gust, T. A. Moore, A. L. Moore, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1890
38. J. J. Concepcion, J. W. Jurss, M. K. Brennaman, P. G. Hoertz, A. O. T. Patrocinio, N. Y. Murakami Iha, J. L. Templeton, T. J. Meyer, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1954
39. W. J. Youngblood, S.-H. A. Lee, K. Maeda, T. J. Meyer, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1966.
40. K. Kalyanasundaram, J. Kiwi, M. Grätzel, Helv. Chim. Acta 1978, 61, 2720.
41. J. Zhang, P. Du, J. Schneider, P. Jarosz, R. Eisenberg, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7726
42. E. Reisner, D. J. Powell, C. Cabazza, J. C. Fontecilla-Campus, F. A. Armstrong, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18457.
43. T. Shimidzu, T. Iyoda, Y. Koide, J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 35.
44. R. Abe, K. Hara, K. Sayama, K. Domen, H. Arakawa, J. Photochem. Photobiol. A 2000, 137, 63
45. R. Abe, K. Sayama, H. Arakawa, J. Photochem. Photobiol. A 2004, 166, 115
46. Y. Astuti, E. Palomeres, S. A. Haque, J. R. Durrant, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15120
47. Q. Li, Z. Jin, Z. Peng, Y. Li, S. Li, G. Lu, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 8237
48. Y. Li, C. Xie, S. Peng, G. Lu, S. Li, J. Mol. Catal. A 2008, 282, 117
49. P. Jarosz, P. Du, S.-H. Lee, D. McCamant, R. Eisenberg, Inorg. Chem. 2009, 48, 9653.
50. R. Abe, K. Shinmei, K. Hara, B. Ohtani, Chem. Commun. 2009, 3577.
51. G. J. Meyer, Inorg. Chem. 2005, 44, 6852.
52. J. R. Durrant, S. A. Haque, E. Palomaras, Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1247
53. B. O'Regan, J. R. Durrant, P. Sommeling, J. N. Bakker, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14001.
54. D. E. Skinner, D. P. Colombo, Jr., J. J. Cavaleri, R. Bowman, J. Phys. Chem. B 1995, 99, 7853
55. D. P. Colombo Jr., R. M. Bowman, J. Phys. Chem. B 1995, 99, 11752.
56. S. H. Szczepankiewicz, A. J. Colussi, M. R. Hoffmann, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 9842
57. S. H. Szczepankiewicz, J. A. Moss, M. R. Hoffmann, J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2922.
58. H. N. Ghosh, J. B. Asbury, T. Lian, J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6482
59. G. Ramakrishna, A. Das, H. N. Ghosh, Langmuir 2004, 20, 1430.
60. A. Furube, T. Asahi, H. Masuhara, H. Yamashita, M. Anpo, J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3120.
61. N. Serpone, D. Lawless, R. Khairutdinorv, E. Pellizzetti, J. Phys. Chem. 1995, 99, 16655.
62. S. H. Lee, Y. Park, K. R. Wee, H. J. Son, D. W. Cho, C. Pac, W. Choi, S. O. Kang, Org. Lett. 2010, 12, 460-463.
63. G. Redmond, D. Fitzmaurice, J. Phys. Chem. 1993, 97, 1426
64. M. D. Ward, J. M. White, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 27.
65. J. M. Herrmann, J. Disdier, P. Pichat, J. Phys. Chem. 1986, 90, 6028.
66. G. Ramakrishna, H. N. Ghosh, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 7000
67. T. Tachikawa, S. Tojo, M. Fujitsuka, T. Majima, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 5859.
68. G. R. Bamwenda, S. Tsubota, T. Nakamura, M. Haruta, J. Photochem. Photobiol. A 1995, 89, 177.
69. T. Yoshihara, R. Katoh, A. Furube, Y. Tamaki, M. Murai, K. Hara, S. Murata, H. Arakawa, M. Tachiya, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3817.
70. J. Wiberg, T. Marinado, D. P. Hagberg, L. Sun, A. Hagfeldt, B. Albinsson, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 3881.
71. A. Vittadini, A. Selloni, F. P. Rotzinger, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 1300.
72. H. Tian, X. Yang, R. Chen, R. Zhang, A. Hagfeldt, L. Sun, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 11023
73. M. Pastore, F. De Angelis, ACS nano 2010, 4, 556.
74. T. Horiuchi, H. Miura, S. Uchida, Chem. Commun. 2003, 3036.
75. M. Ziõłek, I. Tacchini, M. T. Martínes, X. Yang, L. Sun, A. Douhal, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 4032.
76. M. D. Fayer, Acc. Chem. Res. 2012, 45, 3.
77. R. Jimenez, G. R. Fleming, P. V. Kumar, M. Maroncelli, Nature 1994, 369, 471
78. Y. Rao, N. J. Turro, K. B. Eisenthal, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17703
79. E. Portuondo-Campa, A. Tortschanoff, F. van Mourik, J.-E. Moser, A. Kornherr, M. Chergui, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 7835.
80. S. C. Ke, T. C. Wang, M. S. Wong, N. O. Gopal, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11628.
81. M. Eguchi, S. Takagi, H. Inoue, Chem. Lett. 2006, 35, 14
82. M. Eguchi, H. Tachibana, S. Takagi, T. A. Tryk, H. Inoue, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2007, 80, 1350
83. T. Egawa, H. Watanabe, T. Fujimura, Y. Ishida, M. Yamato, O. Masui, T. Shimada, H. Tachibana, H. Yoshida, H. Inoue, S. Takagi, Langmuir 2011, 27, 10722
84. Y. Ishida, T. Shimada, D. Masui, H. Tachibana, H. Inoue, S. Takagi, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14280.
85. B. Ohtani, R. M. Bowman, D. P. Colombo Jr., H. Kominami, H. Noguchi, K. Uosaki, Chem. Lett. 1998, 579.
86. W. S. Han, J. K. Han, H. Y. Kim, M. J. Choi, Y. S. Kang, C. Pac, S. O. Kang, Inorg. Chem. 2011, 50, 3271.
87. A. M. Braun, M.-T. Maurette, E. Oliveros, Photochemical Technology, Wiley & Sons, New York, 1991; pp. 76-80 and references therein.
88. R. Dronskowski, P. E. Blöchl, J. Phys. Chem. 1993, 97, 8617
89. G. Kresse, J. Hafner, J. Phys. Condens. Matter 1994, 6, 8245
90. G. Kresse, J. Furthmüller, Phys. Rev. B 1996, 54, 11169.
91. K. Maeda, M. Eguchi, S-H. A. Lee, W. J. Youngblood, H. Hata, T. E. Mallouk, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7962
92. S. R. Morrison, T. Freund, J. Chem. Phys. 1967, 47, 1543
93. K. Micka, H. Gerischer, J. Electroanal. Chem. 1972, 38, 397
94. S. N. Frank, A. J. Bard, J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 4667
95. M. Matsumura, H. Ohnishi, K. Hanafusa, H. Tsubomura, Bull. Chem. Soc. Jpn. 1987, 60, 2001.