Shape and morphology effects on the electronic structure of TiO2 nanostructures: From nanocrystals to nanorods

ACS Applied Materials and Interfaces

Volumn 6, Issue 4, 2014, Pages 2471-2478

  Nunzi, Francesca ^a,b   Storchi, Loriano ^c   Manca, Michele ^d,e   Giannuzzi, Roberto ^d,e   Gigli, Giuseppe ^d,e   De Angelis, Filippo ^b  

^a UNIVERSITY OF PERUGIA   (Italy)

^b CNR   (Italy)

^c UNIVERSITY OF CHIETI   (Italy)

^d UNIVERSITY OF SALENTO   (Italy)

^e NATIONAL NANOTECHNOLOGY LABORATORY   (Italy)

Author keywords

chemical capacitance; DFT; surface facets; TiO2 nanocrystals; trap states

Indexed keywords

CHEMICAL CAPACITANCE; COMPUTATIONAL ANALYSIS; CONDUCTION BAND EDGE; DFT; EXPONENTIAL DISTRIBUTIONS; TIO; TRAP STATE; TRAP STATE DENSITY;

CAPACITANCE; ELECTRONIC STRUCTURE; MORPHOLOGY; NANORODS; TITANIUM DIOXIDE;

NANOCRYSTALS;

EID: 84896839487     PISSN: 19448244     EISSN: 19448252     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/am404293x     Document Type: Article

References (75)

1. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737-740
2. Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595-6663
3. Yella, A.; Lee, H.-W.; Tsao, H. N.; Yi, C.; Chandiran, A. K.; Nazeeruddin, M. K.; Diau, E. W.-G.; Yeh, C.-Y.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. Science 2011, 334, 629-634
4. Bisquert, J.; Cahen, D.; Hodes, G.; Ruhle, S.; Zaban, A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8106-8118
5. van de Lagemaat, J.; Park, N. G.; Frank, A. J. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 2044-2052
6. Bisquert, J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 325-333
7. Cao, F.; Oskam, G.; Meyer, G. J.; Searson, P. C. J. Phys. Chem. 1996, 100, 17021-17027
8. Dloczik, L.; Ileperuma, O.; Lauermann, I.; Peter, L. M.; Ponomarev, E. A.; Redmond, G.; Shaw, N. J.; Uhlendorf, I. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10281-10289
9. Bailes, M.; Cameron, P. J.; Lobato, K.; Peter, L. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 15429-15435
10. Zaban, A.; Greenshtein, M.; Bisquert, J. Chem. Phys. Chem. 2003, 4, 859-864
11. Bisquert, J.; Zaban, A.; Greenshtein, M.; Mora-Serò, I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13550-13559
12. Ardo, S.; Meyer, G. J. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 115-164
13. Thompson, T. L.; Yates, J. T. Chem. Rev. 2006, 106, 4428-4453
14. Fabregat-Santiago, F.; Garcia-Belmonte, G.; Mora-Sero, I.; Bisquert, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 9083-9118
15. Bisquert, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 49-72
16. Westermark, K.; Henningsson, A.; Rensmo, H.; Sodergren, S.; Siegbahn, H.; Hagfeldt, A. Chem. Phys. 2002, 285, 157-165
17. Barnes, P. R. F.; Miettunen, K.; Li, X.; Anderson, A. Y.; Bessho, T.; Gratzel, M.; O'Regan, B. C. Adv. Mater. 2013, 25, 1881-1922
18. Berger, T.; Sterrer, M.; Diwald, O.; Knözinger, E.; Panayotov, D.; Thompson, T. L.; Yates, J. T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 6061-6068
19. Peter, L. M.; Duffy, N. W.; Wang, R. L.; Wijayantha, K. G. U. J. Electroanal. Chem. 2002, 524, 127-136
20. Kopidakis, N.; Neale, N. R.; Zhu, K.; van de Lagemaat, J.; Frank, A. J. Appl. Phys. Lett. 2005, 87, 202106-202108
21. de Jongh, P. E.; Vanmaekelbergh, D. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3427-3430
22. Durrant, J. R.; Haque, S. A.; Palomares, E. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1247-1257
23. Bisquert, J. J. Electroanal. Chem. 2010, 646, 43-51
24. Bisquert, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 3175-3194
25. Barzykin, A. V.; Tachiya, M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 4356-4363
26. Durrant, J. R. J. Photochem. Photobiol. A: Chem. 2002, 148, 5-10
27. Jennings, J. R.; Ghicov, A.; Peter, L. M.; Schmuki, P.; Walker, A. B. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13364-13372
28. Jiu, J.; Isoda, S.; Wang, F.; Adachi, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2087-2092
29. Agosta, R.; Giannuzzi, R.; De Marco, L.; Manca, M.; Belviso, M. R.; Cozzoli, P. D.; Gigli, G. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 2574-2583
30. Ghadiri, E.; Taghavinia, N.; Zakeeruddin, S. M.; Gratzel, M.; Moser, J. E. Nano Lett. 2010, 10, 1632-1638
31. Diebold, U. Surf. Sci. Rep. 2003, 48, 53-229
32. 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, 638-641
33. Zhao, J.; Zou, X.-X.; Su, J.; Wang, P.-P.; Zhou, L.-J.; Li, G.-D. Dalton Trans. 2013, 42, 4365-4368
34. Li, J.; Xu, D. Chem. Commun. 2010, 46, 2301-2303
35. Pan, J.; Wu, X.; Wang, L.; Liu, G.; Lu, G. Q.; Cheng, H.-M. Chem. Commun. 2011, 47, 8361-8363
36. Dinh, C.-T.; Nguyen, T.-D.; Kleitz, F.; Do, T.-O. ACS Nano 2009, 3, 3737-3743
37. Zhao, X.; Jin, W.; Cai, J.; Ye, J.; Li, Z.; Ma, Y.; Xie, J.; Qi, L. Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 3554-3563
38. Lai, Z.; Peng, F.; Wang, Y.; Wang, H.; Yu, H.; Liu, P.; Zhao, H. J. Mater. Chem. 2012, 22, 23906-23912
39. Crossland, E. J. W.; Noel, N.; Sivaram, V.; Leijtens, T.; Alexander-Webber, J. A.; Snaith, H. J. Nature 2013, 495, 215-219
40. Nunzi, F.; Mosconi, E.; Storchi, L.; Ronca, E.; Selloni, A.; Grätzel, M.; De Angelis, F. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1221-1229
41. Elstner, M.; Porezag, D.; Jungnickel, G.; Elsner, J.; Haugk, M.; Frauenheim, T.; Suhai, S.; Seifert, G. Phys. Rev. B 1998, 58, 7260-7268
42. Aradi, B.; Hourahine, B.; Frauenheim, T. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 5678-5684
43. Soler, J. M.; Artacho, E.; Gale, J. D.; Garcia, A.; Junquera, J.; Ordejon, P.; Sanchez-Portal, D. J. Phys.: Condens. Matter 2002, 14, 2745-2779
44. Giannozzi, P.; Baroni, S.; Bonini, N.; Calandra, M.; Car, R.; Cavazzoni, C.; Ceresoli, D.; Chiarotti, G. L.; Cococcioni, M.; Dabo, I. J. Phys.: Condens. Matter 2009, 21, 395502
45. te Velde, G.; Bickelhaupt, F. M.; Baerends, E. J.; Guerra, C. F.; Van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931-967
46. Guerra, C. F.; Snijders, J. G.; te Velde, G.; Baerends, E. J. Theor. Chem. Acc. 1998, 99, 391-403
47. Dolgonos, G.; Aradi, B.; Moreira, N. H.; Frauenheim, T. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 266-278
48. Fox, H.; Newman, K. E.; Schneider, W. F.; Corcelli, S. A. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 499-507
49. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868
50. Troullier, N.; Martins, J. L. Phys. Rev. B 1991, 43, 8861-8869
51. Li, Y.-F.; Liu, Z.-P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15743-15752
52. Sánchez-de-Armas, R. o.; Oviedo López, J. A.; San-Miguel, M.; Sanz, J. F.; Ordejón, P.; Pruneda, M. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2856-2865
53. He, T.; Hu, Z. S.; Li, J. L.; Yang, G. W. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 13837-13843
54. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623-11627
55. Zhang, Y. F.; Lin, W.; Li, Y.; Ding, K. N.; Li, J. Q. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19270-19277
56. Lazzeri, M.; Vittadini, A.; Selloni, A. Phys. Rev. B 2001, 63, 155409
57. Martsinovich, N.; Jones, D. R.; Troisi, A. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 22659-22670
58. Finazzi, E.; Di Valentin, C.; Pacchioni, G.; Selloni, A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 154113
59. Hu, Z.; Metiu, H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 5841-5845
60. Morgan, B. J.; Watson, G. W. Surf. Sci. 2007, 601, 5034-5041
61. Morgan, B. J.; Watson, G. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 7322-7328
62. Calzado, C. J.; Hernandez, N. C.; Sanz, J. F. Phys. Rev. B 2008, 77, 045118
63. Finazzi, E.; Di Valentin, C.; Pacchioni, G.; Selloni, A. J. Chem. Phys. 2008, 129, 154113
64. Wang, Q.; Ito, S.; Gratzel, M.; Fabregat-Santiago, F.; Mora-Sero, I.; Bisquert, J.; Bessho, T.; Imai, H. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 25210-25221
65. Fabregat-Santiago, F.; Randriamahazaka, H.; Zaban, A.; Garcia-Canadas, J.; Garcia-Belmonte, G.; Bisquert, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 1827-1833
66. Barea, E. M.; Ortiz, J.; Paya, F. J.; Fernandez-Lazaro, F.; Fabregat-Santiago, F.; Sastre-Santos, A.; Bisquert, J. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1985-1994
67. Vittadini, A.; Selloni, A.; Rotzinger, F. P.; Grätzel, M. Phys. Rev. Lett. 1998, 81, 2954
68. Selloni, A. Nat. Mater. 2008, 7, 613-615
69. Gong, X. Q.; Selloni, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19560-19562
70. Hsiao, P.-T.; Teng, H. J. Am. Ceram. Soc. 2009, 92, 888-893
71. Hsiao, P.-T.; Tung, Y.-L.; Teng, H. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 6762-6769
72. Liou, Y.-J.; Hsiao, P.-T.; Chen, L.-C.; Chu, Y.-Y.; Teng, H. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 25580-25589
73. Roy, N.; Sohn, Y.; Pradhan, D. ACS Nano 2013, 7, 2532-2540
74. Liu, C.; Han, X. G.; Xie, S. F.; Kuang, Q.; Wang, X.; Jin, M. S.; Xie, Z. X.; Zheng, L. S. Chem. Asian J. 2013, 8, 282-289
75. Docampo, P.; Guldin, S.; Steiner, U.; Snaith, H. J. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 698-703