Carbon Nitride in Energy Conversion and Storage: Recent Advances and Future Prospects

ChemSusChem

Volumn 8, Issue 6, 2015, Pages 931-946

  Gong, Yutong ^a   Li, Mingming ^a   Wang, Yong ^a  

^a ZHEJIANG UNIVERSITY   (China)

Author keywords

carbon; electrochemistry; energy conversion; fuel cells; water splitting

Indexed keywords

CAPACITORS; CARBON; CARBON NITRIDE; CATALYSTS; ELECTRIC BATTERIES; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODES; ENERGY CONVERSION; ENERGY UTILIZATION; FUEL CELLS; GAS FUEL PURIFICATION; LITHIUM; LITHIUM ALLOYS; LITHIUM COMPOUNDS; LITHIUM-ION BATTERIES; NITRIDES; OPTICAL PROPERTIES; SEMICONDUCTOR DEVICES; STORAGE (MATERIALS); VIRTUAL STORAGE; NITROGEN; POROSITY;

CATALYTIC MECHANISMS; ELECTRODE MATERIAL; ENERGY CONVERSION AND STORAGES; FUTURE PROSPECTS; FUTURE RESEARCH DIRECTIONS; GRAPHITIC CARBON NITRIDES; POROUS STRUCTURES; WATER SPLITTING; ADVANCED APPLICATIONS;

LITHIUM BATTERIES;

CYANOGEN; LITHIUM; NITRILE; WATER;

CHEMISTRY; ELECTROCHEMISTRY; ENERGY RESOURCE; POWER SUPPLY;

ELECTRIC POWER SUPPLIES; ELECTROCHEMISTRY; ENERGY-GENERATING RESOURCES; LITHIUM; NITRILES; WATER;

EID: 84924993457     PISSN: 18645631     EISSN: 1864564X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cssc.201403287     Document Type: Review

References (135)

1. S. Bilgen, S. Keles, A. Kaygusuz, A. Sari, K. Kaygusuz, Renewable Sustainable Energy Rev. 2008, 12, 372-396.
2. L. Dai, D. W. Chang, J. B. Baek, W. Lu, Small 2012, 8, 1130-1166.
3. F. Y. Kang, Y. B. He, B. H. Li, H. D. Du, New Carbon Mater. 2011, 26, 246-254;
4. L. M. Dai, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 31-42;
5. J. Wang, H. L. L. Xin, D. L. Wang, Part. Part. Syst. Charact. 2014, 31, 515-539;
6. D. S. Su, G. Centi, J. Energy Chem. 2013, 22, 151-173.
7. X. Wang, S. Blechert, M. Antonietti, ACS Catal. 2012, 2, 1596-1606;
8. Y. Zheng, J. Liu, J. Liang, M. Jaroniec, S. Z. Qiao, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6717.
9. D. M. Teter, R. J. Hemley, Science 1996, 271, 53-55;
10. A. Y. Liu, R. M. Wentzcovitch, Phys. Rev. B 1994, 50, 10362-10365;
11. J. E. Lowther, Phys. Rev. B 1999, 59, 11683-11686;
12. J. Ortega, O. F. Sankey, Phys. Rev. B 1995, 51, 2624-2627.
13. A. Thomas, A. Fischer, F. Goettmann, M. Antonietti, J.-O. Muller, R. Schlögl, J. M. Carlsson, J. Mater. Chem. 2008, 18, 4893-4908.
14. E. Kroke, M. Schwarz, E. Horath-Bordon, P. Kroll, B. Noll, A. D. Norman, New J. Chem. 2002, 26, 508-512;
15. J. Sehnert, K. Baerwinkel, J. Senker, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 10671-10680.
16. E. Horvath-Bordon, E. Kroke, I. Svoboda, H. Fuess, R. Riedel, New J. Chem. 2005, 29, 693-699;
17. T. Komatsu, J. Mater. Chem. 2001, 11, 802-803;
18. M. J. Bojdys, J.-O. Müller, M. Antonietti, A. Thomas, Chem. Eur. J. 2008, 14, 8177-8182;
19. A. Sattler, S. Pagano, M. Zeuner, A. Zurawski, D. Gunzelmann, J. Senker, K. Müller-Buschbaum, W. Schnick, Chem. Eur. J. 2009, 15, 13161-13170;
20. B. V. Lotsch, W. Schnick, Chem. Mater. 2006, 18, 1891-1900;
21. B. V. Lotsch, W. Schnick, Chem. Eur. J. 2007, 13, 4956-4968;
22. T. Komatsu, J. Mater. Chem. 2001, 11, 799-801.
23. D. S. Su, J. Zhang, B. Frank, A. Thomas, X. C. Wang, J. Paraknowitsch, R. Schlögl, ChemSusChem 2010, 3, 169-180.
24. X. Wang, K. Maeda, A. Thomas, K. Takanabe, G. Xin, J. M. Carlsson, K. Domen, M. Antonietti, Nat. Mater. 2009, 8, 76-80.
25. E. Kroke, M. Schwarz, Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 493-532;
26. L. N. B. A. V. Semencha, Glass Phys. Chem. 2010, 36, 199-208;
27. S. Matsumoto, E. Q. Xie, F. Izumi, Diam. Relat. Mater. 1999, 8, 1175-1182.
28. C. E. Chan-Thaw, A. Villa, G. M. Veith, K. Kailasam, L. A. Adamczyk, R. R. Unocic, L. Prati, A. Thomas, Chem. Asian J. 2012, 7, 387-393.
29. Y. Wang, J. Yao, H. R. Li, D. S. Su, M. Antonietti, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2362-2365.
30. M. Shalom, S. Inal, C. Fettkenhauer, D. Neher, M. Antonietti, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7118-7121.
31. Y. Wang, X. Wang, M. Antonietti, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 68-89;
32. Angew. Chem. 2012, 124, 70-92;
33. Y. Zhang, T. Mori, J. Ye, Sci. Adv. Mater. 2012, 4, 282-291;
34. J. S. Zhang, B. Wang, X. C. Wang, Prog. Chem. 2014, 26, 19-29;
35. G. Dong, Y. Zhang, Q. Pan, J. Qiu, J. Photochem. Photobiol. C 2014, 20, 33-50.
36. Y. Fukasawa, K. Takanabe, A. Shimojima, M. Antonietti, K. Domen, T. Okubo, Chem. Asian J. 2011, 6, 103-109;
37. Y.-S. Jun, W. H. Hong, M. Antonietti, A. Thomas, Adv. Mater. 2009, 21, 4270-4274;
38. X. Chen, Y.-S. Jun, K. Takanabe, K. Maeda, K. Domen, X. Fu, M. Antonietti, X. Wang, Chem. Mater. 2009, 21, 4093-4095;
39. K. Kwon, Y. J. Sa, J. Y. Cheon, S. H. Joo, Langmuir 2012, 28, 991-996.
40. Y. Wang, X. Wang, M. Antonietti, Y. Zhang, ChemSusChem 2010, 3, 435-439;
41. W. Shen, L. Ren, H. Zhou, S. Zhang, W. Fan, J. Mater. Chem. 2011, 21, 3890-3894.
42. Y. Wang, Y. Di, M. Antonietti, H. Li, X. Chen, X. Wang, Chem. Mater. 2010, 22, 5119-5121;
43. Y. Wang, H. Li, J. Yao, X. Wang, M. Antonietti, Chem. Sci. 2011, 2, 446-450;
44. Y. Wang, J. Zhang, X. Wang, M. Antonietti, H. Li, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 3356-3359;
45. Angew. Chem. 2010, 122, 3428-3431;
46. S. C. Yan, Z. S. Li, Z. G. Zou, Langmuir 2009, 25, 10397-10401;
47. G. Liu, P. Niu, C. Sun, S. C. Smith, Z. Chen, G. Q. Lu, H.-M. Cheng, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11642-11648.
48. Y. Zheng, Y. Jiao, J. Chen, J. Liu, J. Liang, A. Du, W. Zhang, Z. Zhu, S. C. Smith, M. Jaroniec, G. Q. Lu, S. Z. Qiao, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20116-20119;
49. J. Liang, Y. Zheng, J. Chen, J. Liu, D. Hulicova-Jurcakova, M. Jaroniec, S. Z. Qiao, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 3892-3896;
50. Angew. Chem. 2012, 124, 3958-3962;
51. S. Yang, X. Feng, X. Wang, K. Mullen, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 5339-5343;
52. Angew. Chem. 2011, 123, 5451-5455;
53. L. Feng, L. Yang, Z. Huang, J. Luo, M. Li, D. Wang, Y. Chen, Sci. Rep. 2013, 3, 3306;
54. Y. Gong, J. Wang, Z. Wei, P. Zhang, H. Li, Y. Wang, ChemSusChem 2014, 7, 2303-2309;
55. J. Tian, R. Ning, Q. Liu, A. M. Asiri, A. O. Al-Youbi, X. Sun, Acs Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 1011-1017;
56. S. Pandiaraj, H. B. Aiyappa, R. Banerjee, S. Kurungot, Chem. Commun. 2014, 50, 3363-3366.
57. Y. Zheng, Y. Jiao, M. Jaroniec, Y. Jin, S. Z. Qiao, Small 2012, 8, 3550-3566.
58. K. P. Gong, F. Du, Z. H. Xia, M. Durstock, L. M. Dai, Science 2009, 323, 760-764.
59. Y. Tang, B. L. Allen, D. R. Kauffman, A. Star, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13200-13201;
60. Z.-H. Sheng, L. Shao, J.-J. Chen, W.-J. Bao, F.-B. Wang, X.-H. Xia, ACS Nano 2011, 5, 4350-4358.
61. S. M. Lyth, Y. Nabae, S. Moriya, S. Kuroki, M. Kakimoto, J. Ozaki, S. Miyata, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 20148-20151.
62. H. S. Zhai, L. Cao, X. H. Xia, Chin. Chem. Lett. 2013, 24, 103-106.
63. S. M. Lyth, Y. Nabae, N. M. Islam, S. Kuroki, M. Kakimoto, S. Miyata, J. Electrochem. Soc. 2011, 158, B 194.
64. Y. Sun, C. Li, Y. Xu, H. Bai, Z. Yao, G. Shi, Chem. Commun. 2010, 46, 4740-4742.
65. J. Liang, R. F. Zhou, X. M. Chen, Y. H. Tang, S. Z. Qiao, Adv. Mater. 2014, 26, 6074-6079;
66. M. Lefèvre, E. Proietti, F. Jaouen, J.-P. Dodelet, Science 2009, 324, 71-74;
67. Z. W. Chen, D. Higgins, A. P. Yu, L. Zhang, J. J. Zhang, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3167-3192.
68. S. Li, J. T. Wang, R. X. Chen, W. Zhao, L. Qian, M. Pan, Acta Phys. Chim. Sin. 2013, 29, 792-798.
69. Q. Liu, J. Zhang, Langmuir 2013, 29, 3821-3828.
70. J. Jin, X. Fu, Q. Liu, J. Zhang, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 10538.
71. V. Hacker, E. Wallnofer, W. Baumgartner, T. Schaffer, J. O. Besenhard, H. Schrottner, M. Schmied, Electrochem. Commun. 2005, 7, 377-382;
72. M. A. Kostowskyj, R. J. Gilliam, D. W. Kirk, S. J. Thorpe, Int. J. Hydrogen Energy 2008, 33, 5773-5778.
73. Y. H. Cheng, W. Y. Li, X. Z. Fan, J. G. Liu, W. G. Xu, C. W. Yan, Electrochim. Acta 2013, 111, 635-641.
74. L. Xu, H. Li, J. Xia, L. Wang, H. Xu, H. Ji, H. Li, K. Sun, Mater. Lett. 2014, 128, 349-353.
75. M. Kim, S. Hwang, J.-S. Yu, J. Mater. Chem. 2007, 17, 1656.
76. X. Lu, H. Wang, S. Zhang, D. Cui, Q. Wang, Solid State Sci. 2009, 11, 428-432.
77. N. Mansor, A. B. Jorge, F. Cora, C. Gibbs, R. Jervis, P. F. McMillan, X. Wang, D. J. Brett, J. Phys. Chem. C 2014, 118, 6831-6838.
78. J. A. Turner, Science 2004, 305, 972-974;
79. J. N. Armor, Catal. Lett. 2005, 101, 131-135.
80. Y. Yan, B. Y. Xia, Z. C. Xu, X. Wang, ACS Catal. 2014, 4, 1693-1705.
81. J. Greeley, T. F. Jaramillo, J. Bonde, I. B. Chorkendorff, J. K. Norskov, Nat. Mater. 2006, 5, 909-913;
82. B. Hinnemann, P. G. Moses, J. Bonde, K. P. Jørgensen, J. H. Nielsen, S. Horch, I. Chorkendorff, J. K. Nørskov, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5308-5309.
83. W.-F. Chen, K. Sasaki, C. Ma, A. I. Frenkel, N. Marinkovic, J. T. Muckerman, Y. Zhu, R. R. Adzic, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6131-6135;
84. Angew. Chem. 2012, 124, 6235-6239.
85. D. V. Esposito, S. T. Hunt, A. L. Stottlemyer, K. D. Dobson, B. E. McCandless, R. W. Birkmire, J. G. Chen, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9859-9862;
86. Angew. Chem. 2010, 122, 10055-10058.
87. N. Danilovic, R. Subbaraman, D. Strmcnik, K.-C. Chang, A. P. Paulikas, V. R. Stamenkovic, N. M. Markovic, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 12495-12498;
88. Angew. Chem. 2012, 124, 12663-12666.
89. Y. Zheng, Y. Jiao, L. H. Li, T. Xing, Y. Chen, M. Jaroniec, S. Z. Qiao, ACS Nano 2014, 8, 5290-5296.
90. M. Shalom, S. Gimenez, F. Schipper, I. Herraiz-Cardona, J. Bisquert, M. Antonietti, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 3654-3658;
91. Angew. Chem. 2014, 126, 3728-3732.
92. Y. Zheng, Y. Jiao, Y. Zhu, L. H. Li, Y. Han, Y. Chen, A. Du, M. Jaroniec, S. Z. Qiao, Nat. Commun. 2014, 5, 3783.
93. J. Kibsgaard, Z. B. Chen, B. N. Reinecke, T. F. Jaramillo, Nat. Mater. 2012, 11, 963-969;
94. Z. B. Chen, D. Cummins, B. N. Reinecke, E. Clark, M. K. Sunkara, T. F. Jaramillo, Nano Lett. 2011, 11, 4168-4175;
95. D. Merki, H. Vrubel, L. Rovelli, S. Fierro, X. L. Hu, Chem. Sci. 2012, 3, 2515-2525.
96. J. K. Hurst, Science 2010, 328, 315-316.
97. X. Wu, K. Scott, J. Mater. Chem. 2011, 21, 12344-12351;
98. Y. Y. Liang, Y. G. Li, H. L. Wang, J. G. Zhou, J. Wang, T. Regier, H. J. Dai, Nat. Mater. 2011, 10, 780-786;
99. J. Wu, Y. Xue, X. Yan, W. S. Yan, Q. M. Cheng, Y. Xie, Nano Res. 2012, 5, 521-530;
100. J. A. Koza, Z. He, A. S. Miller, J. A. Switzer, Chem. Mater. 2012, 24, 3567-3573;
101. M. Bajdich, M. Garcia-Mota, A. Vojvodic, J. K. Norskov, A. T. Bell, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13521-13530.
102. X. Zou, J. Su, R. Silva, A. Goswami, B. R. Sathe, T. Asefa, Chem. Commun. 2013, 49, 7522-7524.
103. E. Mirzakulova, R. Khatmullin, J. Walpita, T. Corrigan, N. M. Vargas-Barbosa, S. Vyas, S. Oottikkal, S. F. Manzer, C. M. Hadad, K. D. Glusac, Nat. Chem. 2012, 4, 794-801;
104. S. Chen, J. Duan, M. Jaroniec, S.-Z. Qiao, Adv. Mater. 2014, 26, 2925-2930;
105. H. W. Park, D. U. Lee, Y. L. Liu, J. S. Wu, L. F. Nazar, Z. W. Chen, J. Electrochem. Soc. 2013, 160, A 2244 -A 2250;
106. Y. Zhao, R. Nakamura, K. Kamiya, S. Nakanishi, K. Hashimoto, Nat. Commun. 2013, 4, 2390.
107. T. Y. Ma, S. Dai, M. Jaroniec, S. Z. Qiao, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7281-7285;
108. Angew. Chem. 2014, 126, 7409-7413.
109. W. Hu, Y. Wang, X. Hu, Y. Zhou, S. Chen, J. Mater. Chem. 2012, 22, 6010-6016.
110. N. Mamaca, E. Mayousse, S. Arrii-Clacens, T. W. Napporn, K. Servat, N. Guillet, K. B. Kokoh, Appl. Catal. B 2012, 111-112, 376-380.
111. M.-R. Gao, Y.-F. Xu, J. Jiang, Y.-R. Zheng, S.-H. Yu, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2930-2933.
112. J. Tian, Q. Liu, A. M. Asiri, K. A. Alamry, X. Sun, ChemSusChem 2014, 7, 2125-2130.
113. J. Wang, H.-x. Zhong, Y.-l. Qin, X.-b. Zhang, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 5248-5253;
114. Angew. Chem. 2013, 125, 5356-5361;
115. J. D. Blakemore, H. B. Gray, J. R. Winkler, A. M. Müller, ACS Catal. 2013, 3, 2497-2500.
116. M. Winter, R. J. Brodd, Chem. Rev. 2004, 104, 4245-4269;
117. P. Simon, Y. Gogotsi, Nat. Mater. 2008, 7, 845-854.
118. L. L. Zhang, X. S. Zhao, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 2520-2531.
119. L. Zhao, L. Z. Fan, M. Q. Zhou, H. Guan, S. Y. Qiao, M. Antonietti, M. M. Titirici, Adv. Mater. 2010, 22, 5202-5206;
120. J. Wei, D. D. Zhou, Z. K. Sun, Y. H. Deng, Y. Y. Xia, D. Y. Zhao, Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2322-2328.
121. M. Tahir, C. Cao, N. Mahmood, F. K. Butt, A. Mahmood, F. Idrees, S. Hussain, M. Tanveer, Z. Ali, I. Aslam, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 1258-1265.
122. M. Tahir, C. Cao, F. K. Butt, F. Idrees, N. Mahmood, Z. Ali, I. Aslam, M. Tanveer, M. Rizwan, T. Mahmood, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 13949.
123. L. Xu, J. Xia, H. Xu, S. Yin, K. Wang, L. Huang, L. Wang, H. Li, J. Power Sources 2014, 245, 866-874.
124. Y. M. Chiang, Science 2010, 330, 1485-1486;
125. G. Jeong, Y.-U. Kim, H. Kim, Y.-J. Kim, H.-J. Sohn, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1986-2002.
126. A. Manthiram, J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 176-184.
127. G. N. Zhu, Y. G. Wang, Y. Y. Xia, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6652-6667.
128. S. Lee, Y. Cho, H. K. Song, K. T. Lee, J. Cho, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 8748-8752;
129. Angew. Chem. 2012, 124, 8878-8882;
130. B. Kang, G. Ceder, Nature 2009, 458, 190-193.
131. Z.-S. Wu, W. Ren, L. Xu, F. Li, H.-M. Cheng, ACS Nano 2011, 5, 5463-5471;
132. E. Yoo, J. Nakamura, H. Zhou, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6928-6932;
133. D. Cai, S. Wang, P. Lian, X. Zhu, D. Li, W. Yang, H. Wang, Electrochim. Acta 2013, 90, 492-497.
134. Y. Fu, J. Zhu, C. Hu, X. Wu, X. Wang, Nanoscale 2014, 6, 12555-12564.
135. Y. S. Fu, Y. H. Wan, H. Xia, X. Wang, J. Power Sources 2012, 213, 338-342.