Visible light driven photoelectrochemical water oxidation by Zn- and Ti-doped hematite nanostructures

ACS Catalysis

Volumn 4, Issue 6, 2014, Pages 2006-2015

  Mirbagheri, Naghmehalsadat ^a   Wang, Degao ^b   Peng, Cheng ^b   Wang, Jianqiang ^b   Huang, Qing ^b   Fan, Chunhai ^b   Ferapontova, Elena E ^a  

^a AARHUS UNIVERSITY   (Denmark)

^b SHANGHAI INSTITUTE OF APPLIED PHYSICS   (China)

Author keywords

photoelectrocatalysis; solar energy conversion; Ti doped hematite; water oxidation reaction; Zn doped hematite

Indexed keywords

ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPY; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODEPOSITION; ELECTRODES; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY; SOLAR ENERGY; TITANIUM; ULTRAVIOLET VISIBLE SPECTROSCOPY; ZINC;

ELECTRICAL CONDUCTIVITY; ELECTRODEPOSITION METHODS; PHOTO-ELECTROCATALYSIS; PHOTOELECTROCATALYTIC ACTIVITIES; PHOTOELECTROCHEMICAL WATER OXIDATION; WATER OXIDATION; WATER SPLITTING REACTIONS; ZN-DOPED;

HEMATITE;

EID: 84902143498     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs500372v     Document Type: Article

References (70)

1. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2834-2860
2. Turner, J. A. Science 1999, 285, 687-689
3. Archer, M. D. Phys. E 2002, 14, 61-64
4. Grätzel, M. Nature 2001, 414, 338-344
5. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q. X.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473
6. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37-38
7. Jia, Q. X.; Iwashina, K.; Kudo, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 11564-11569
8. Su, J. Z.; Feng, X. J.; Sloppy, J. D.; Guo, L. J.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2011, 11, 203-208
9. Sivula, K.; Le Formal, F.; Grätzel, M. ChemSusChem 2011, 4, 432-449
10. Glasscock, J. A.; Barnes, P. R. F.; Plumb, I. C.; Savvides, N. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 16477-16488
11. Itoh, K.; Bockris, J. O. J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 1266-1271
12. Franking, R.; Li, L. S.; Lukowski, M. A.; Meng, F.; Tan, Y. Z.; Hamers, R. J.; Jin, S. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 500-512
13. Cherepy, N. J.; Liston, D. B.; Lovejoy, J. A.; Deng, H. M.; Zhang, J. Z. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 770-776
14. Kennedy, J. H.; Frese, K. W., Jr. J. Electrochem. Soc. 1978, 125, 709-714
15. Sartoretti, C. J.; Alexander, B. D.; Solarska, R.; Rutkowska, W. A.; Augustynski, J.; Cerny, R. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13685-13692
16. Sivula, K.; Zboril, R.; Le Formal, F.; Robert, R.; Weidenkaff, A.; Tucek, J.; Frydrych, J.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7436-7444
17. Goncalves, R. H.; Lima, B. H. R.; Leite, E. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6012-6019
18. Li, L. S.; Yu, Y. H.; Meng, F.; Tan, Y. Z.; Hamers, R. J.; Jin, S. Nano Lett. 2012, 12, 724-731
19. Lin, Y. J.; Yuan, G. B.; Sheehan, S.; Zhou, S.; Wang, D. W. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4862-4869
20. Warren, S. C.; Voitchovsky, K.; Dotan, H.; Leroy, C. M.; Cornuz, M.; Stellacci, F.; Hebert, C.; Rothschild, A.; Grätzel, M. Nat. Mater. 2013, 12, 842-849
21. Xi, L. F.; Bassi, P. S.; Chiam, S. Y.; Mak, W. F.; Tran, P. D.; Barber, J.; Loo, J. S. C.; Wong, L. H. Nanoscale 2012, 4, 4430-4433
22. Wang, P.; Wang, D. G.; Lin, J.; Li, X. L.; Peng, C.; Gao, X. Y.; Huang, Q.; Wang, J. Q.; Xu, H. J.; Fan, C. H. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 2295-2302
23. Morrish, R.; Rahman, M.; MacElroy, J. M. D.; Wolden, C. A. ChemSusChem 2011, 4, 474-479
24. Kleiman-Shwarsctein, A.; Hu, Y. S.; Forman, A. J.; Stucky, G. D.; McFarland, E. W. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 15900-15907
25. Ingler, W. B.; Baltrus, J. P.; Khan, S. U. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10238-10239
26. Tilley, S. D.; Cornuz, M.; Sivula, K.; Grätzel, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6405-6408
27. Barroso, M.; Cowan, A. J.; Pendlebury, S. R.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14868-14871
28. Riha, S. C.; Klahr, B. M.; Tyo, E. C.; Seifert, S.; Vajda, S.; Pellin, M. J.; Hamann, T. W.; Martinson, A. B. F. ACS Nano 2013, 7, 2396-2405
29. Meng, X. Y.; Qin, G. W.; Li, S.; Wen, X. H.; Ren, Y. P.; Pei, W. L.; Zuo, L. Appl. Phys. Lett. 2011, 98, 112104
30. Deng, J. J.; Zhong, J.; Pu, A. W.; Zhang, D.; Li, M.; Sun, X. H.; Lee, S. T. J. Appl. Phys. 2012, 112, 084312
31. Zandi, O.; Klahr, B. M.; Hamann, T. W. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 634-642
32. Kumari, S.; Tripathi, C.; Singh, A. P.; Chauhan, D.; Shrivastav, R.; Dass, S.; Satsangi, V. R. Curr. Sci. 2006, 91, 1062-1064
33. McDonald, K. J.; Choi, K. S. Chem. Mater. 2011, 23, 4863-4869
34. Schrebler, R.; Bello, K.; Vera, F.; Cury, P.; Munoz, E.; del Rio, R.; Meier, H. G.; Cordova, R.; Dalchiele, E. A. Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9, C110-C113
35. Sun, K.; Pang, X. L.; Shen, S. H.; Qian, X. Q.; Cheung, J. S.; Wang, D. L. Nano Lett. 2013, 13, 2064-2072
36. Kay, A.; Cesar, I.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15714-15721
37. Chen, S. F.; Zhao, W.; Liu, W.; Zhang, S. J. Appl. Surf. Sci. 2008, 255, 2478-2484
38. Valenzuela, M. A.; Bosch, P.; Jimenez-Becerrill, J.; Quiroz, O.; Paez, A. I. J. Photochem. Photobiol., A 2002, 148, 177-182
39. deFaria, D. L. A.; Silva, S. V.; deOliveira, M. T. J. Raman. Spectrosc. 1997, 28, 873-878
40. Shechter, H.; Hillman, P.; Ron, M. J. Appl. Phys. 1966, 37, 3043-3047
41. Hu, Y. S.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Forman, A. J.; Hazen, D.; Park, J. N.; McFarland, E. W. Chem. Mater. 2008, 20, 3803-3805
42. Kumar, P.; Sharma, P.; Solanki, A.; Tripathi, A.; Deva, D.; Shrivastav, R.; Dass, S.; Satsangi, V. R. Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 3626-3632
43. Zhang, P.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Hu, Y. S.; Lefton, J.; Sharma, S.; Forman, A. J.; McFarland, E. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1020-1028
44. McIntyre, N. S.; Zetaruk, D. G. Anal. Chem. 1977, 49, 1521-1529
45. Droubay, T.; Rosso, K. M.; Heald, S. M.; McCready, D. E.; Wang, C. M.; Chambers, S. A. Phys. Rev. B 2007, 75, 104412
46. Hahn, N. T.; Mullins, C. B. Chem. Mater. 2010, 22, 6474-6482
47. Bak, A.; Choi, W.; Park, H. Appl. Catal., B 2011, 110, 207-215
48. Miao, C. H.; Ji, S. L.; Xu, G. P.; Liu, G. D.; Zhang, L. D.; Ye, C. H. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 4428-4433
49. Wang, G. M.; Ling, Y. C.; Wheeler, D. A.; George, K. E. N.; Horsley, K.; Heske, C.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Nano Lett. 2011, 11, 3503-3509
50. Ling, Y. C.; Wang, G. M.; Wheeler, D. A.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Nano Lett. 2011, 11, 2119-2125
51. Marusak, L. A.; Messier, R.; White, W. B. J. Phys. Chem. Solids 1980, 41, 981-984
52. Tauc, J.; Menth, A. J. Non-Cryst. Solids 1972, 8-10, 569-585
53. Lian, X. J.; Yang, X.; Liu, S. J.; Xu, Y.; Jiang, C. P.; Chen, J. W.; Wang, R. L. Appl. Surf. Sci. 2012, 258, 2307-2311
54. Kumari, S.; Singh, A. P.; Sonal; Deva, D.; Shrivastav, R.; Dass, S.; Satsangi, V. R. Int. J. Hydrogen Energy 2010, 35, 3985-3990
55. Beermann, N.; Vayssieres, L.; Lindquist, S. E.; Hagfeldt, A. J. Electrochem. Soc. 2000, 147, 2456-2461
56. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2 nd ed.; Wiley: New York, 2001; pp 1-833.
57. Benko, F. A.; Longo, J.; Koffyberg, F. P. J. Electrochem. Soc. 1985, 132, 609-613
58. Xi, L. F.; Chiam, S. Y.; Mak, W. F.; Tran, P. D.; Barber, J.; Loo, S. C. J.; Wong, L. H. Chem. Sci. 2013, 4, 164-169
59. Krol, R. v. d.; Grätzel, M. Photoelectrochemical Hydrogen Production; Springer: New York, 2012.
60. Cardon, F.; Gomes, W. P. J. Phys. D.: Appl. Phys. 1978, 11, L63-L67
61. Fabregat-Santiago, F.; Garcia-belmonte, G.; Mora-Sero, I.; Bisquert, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 9083-9118
62. Morin, F. J. Phys. Rev. 1951, 83, 1005-1010
63. Dotan, H.; Sivula, K.; Grätzel, M.; Rothschild, A.; Warren, S. C. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 958-964
64. Le Formal, F.; Tetreault, N.; Cornuz, M.; Moehl, T.; Grätzel, M.; Sivula, K. Chem. Sci. 2011, 2, 737-743
65. Wielant, J.; Goossens, V.; Hausbrand, R.; Terryn, H. Electrochim. Acta 2007, 52, 7617-7625
66. Klahr, B.; Gimenez, S.; Fabregat-Santiago, F.; Hamann, T.; Bisquert, J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4294-4302
67. Katz, M. J.; Riha, S. C.; Jeong, N. C.; Martinson, A. B. F.; Farha, O. K.; Hupp, J. T. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2521-2529
68. Wijayantha, K. G. U.; Saremi-Yarahmadi, S.; Peter, L. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 5264-5270
69. Peter, L. M.; Wijayantha, K. G. U.; Tahir, A. A. Faraday Discuss. 2012, 155, 309-322
70. Khan, S. U. M.; Bockris, J. O. M. Fundamental Aspects of Electron Transfer at Interfaces. In Modern Bioelectrochemistry; Gutmann, F.; Keyzer, H., Eds.; Plenum Press: New York, 1986; pp 1-44.