Electrosynthesis of Highly Transparent Cobalt Oxide Water Oxidation Catalyst Films from Cobalt Aminopolycarboxylate Complexes

ChemSusChem

Volumn 8, Issue 8, 2015, Pages 1394-1403

  Bonke, Shannon A ^a   Wiechen, Mathias ^a   Hocking, Rosalie K ^b   Fang, Xi Ya ^a   Lupton, David W ^a   Macfarlane, Douglas R ^a   Spiccia, Leone ^a,b  

^a MONASH UNIVERSITY   (Australia)

^b JAMES COOK UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

cobalt; electrochemistry; energy conversion; heterogeneous catalysis; water splitting

Indexed keywords

CATALYSIS; CATALYSTS; COBALT; CONDUCTIVE FILMS; ELECTROCHEMISTRY; ENERGY CONVERSION; OXIDATION; OXIDE FILMS; SILVER; SUBSTRATES;

CATALYST FILM; COBALT OXIDES; CONDUCTIVE SUBSTRATES; EN-ROUTE; PHOTO-ELECTROCHEMICAL DEVICE; WATER OXIDATION; WATER OXIDATION CATALYSTS; WATER SPLITTING;

COBALT COMPOUNDS;

CARBOXYLIC ACID; COBALT; COBALT OXIDE; ORGANOMETALLIC COMPOUND; OXIDE; WATER;

CATALYSIS; CHEMISTRY; ELECTROCHEMISTRY; SYNTHESIS;

CARBOXYLIC ACIDS; CATALYSIS; CHEMISTRY TECHNIQUES, SYNTHETIC; COBALT; ELECTROCHEMISTRY; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; OXIDES; WATER;

EID: 84928473271     PISSN: 18645631     EISSN: 1864564X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cssc.201403188     Document Type: Article

References (105)

1. G. Ciamician, Science 1912, 36, 385-394;
2. M. Grätzel, Acc. Chem. Res. 1981, 14, 376-384;
3. A. J. Bard, M. A. Fox, Acc. Chem. Res. 1995, 28, 141-145;
4. N. S. Lewis, D. G. Nocera, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 15729-15735;
5. N. Armaroli, V. Balzani, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 52-66;
6. Angew. Chem. 2007, 119, 52-67;
7. W. Lubitz, E. J. Reijerse, J. Messinger, Energy Environ. Sci. 2008, 1, 15-31;
8. J. Barber, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 185-196;
9. IPCC, Special Report on Renewable Energy Sources and Climate Change Mitigation, Cambridge University Press, Cambridge, 2011;
10. J. Messinger, Aust. J. Chem. 2012, 65, 573-576;
11. S. Styring, Faraday Discuss. 2012, 155, 357-376;
12. T. A. Faunce, W. Lubitz, A. W. Rutherford, D. MacFarlane, G. F. Moore, P. D. Yang, D. G. Nocera, T. A. Moore, D. H. Gregory, S. Fukuzumi, K. B. Yoon, F. A. Armstrong, M. R. Wasielewski, S. Styring, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 695-698.
13. A. Hagfeldt, M. Grätzel, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 269-277;
14. M. Grätzel, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1788-1798;
15. A. Hagfeldt, G. Boschloo, L. C. Sun, L. Kloo, H. Pettersson, Chem. Rev. 2010, 110, 6595-6663;
16. P. Docampo, S. Guldin, T. Leijtens, N. K. Noel, U. Steiner, H. J. Snaith, Adv. Mater. 2014, 26, 4013-4030.
17. T. R. Cook, D. K. Dogutan, S. Y. Reece, Y. Surendranath, T. S. Teets, D. G. Nocera, Chem. Rev. 2010, 110, 6474-6502;
18. N. S. Lewis, Science 2007, 315, 798-801;
19. R. E. Blankenship, D. M. Tiede, J. Barber, G. W. Brudvig, G. Fleming, M. Ghirardi, M. R. Gunner, W. Junge, D. M. Kramer, A. Melis, T. A. Moore, C. C. Moser, D. G. Nocera, A. J. Nozik, D. R. Ort, W. W. Parson, R. C. Prince, R. T. Sayre, Science 2011, 332, 805-809.
20. H. Dau, C. Limberg, T. Reier, M. Risch, S. Roggan, P. Strasser, ChemCatChem 2010, 2, 724-761.
21. S. W. Gersten, G. J. Samuels, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 4029-4030;
22. A. Harriman, I. J. Pickering, J. M. Thomas, P. A. Christensen, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1 1988, 84, 2795-2806;
23. T. J. Meyer, Acc. Chem. Res. 1989, 22, 163-170;
24. M. Hara, J. T. Lean, T. E. Mallouk, Chem. Mater. 2001, 13, 4668-4675;
25. C. Sens, I. Romero, M. Rodriguez, A. Llobet, T. Parella, J. Benet-Buchholz, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7798-7799;
26. P. G. Hoertz, Y.-I. Kim, W. J. Youngblood, T. E. Mallouk, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6845-6856;
27. 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, 1954-1965;
28. R. Brimblecombe, G. C. Dismukes, G. F. Swiegers, L. Spiccia, Dalton Trans. 2009, 9374-9384;
29. W. J. Youngblood, S. H. A. Lee, Y. Kobayashi, E. A. Hernandez-Pagan, P. G. Hoertz, T. A. Moore, A. L. Moore, D. Gust, T. E. Mallouk, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 926-927;
30. X. Sala, I. Romero, M. Rodriguez, L. Escriche, A. Llobet, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2842-2852;
31. Angew. Chem. 2009, 121, 2882-2893;
32. L. Duan, F. Bozoglian, S. Mandal, B. Stewart, T. Privalov, A. Llobet, L. Sun, Nat. Chem. 2012, 4, 418-423;
33. Y. Gao, X. Ding, J. H. Liu, L. Wang, Z. K. Lu, L. Li, L. C. Sun, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4219-4222;
34. K. S. Joya, Y. F. Joya, K. Ocakoglu, R. van de Krol, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 10426-10437;
35. Angew. Chem. 2013, 125, 10618-10630.
36. M. M. Najafpour, T. Ehrenberg, M. Wiechen, P. Kurz, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2233-2237;
37. Angew. Chem. 2010, 122, 2281-2285;
38. F. Jiao, H. Frei, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1841-1844;
39. Angew. Chem. 2009, 121, 1873-1876;
40. R. K. Hocking, R. Brimblecombe, L. Y. Chang, A. Singh, M. H. Cheah, C. Glover, W. H. Casey, L. Spiccia, Nat. Chem. 2011, 3, 461-466;
41. I. Zaharieva, M. M. Najafpour, M. Wiechen, M. Haumann, P. Kurz, H. Dau, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2400-2408;
42. M. Wiechen, I. Zaharieva, H. Dau, P. Kurz, Chem. Sci. 2012, 3, 2330-2339;
43. I. Zaharieva, P. Chernev, M. Risch, K. Klingan, M. Kohlhoff, A. Fischer, H. Dau, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7081-7089;
44. F. L. Zhou, A. Izgorodin, R. K. Hocking, L. Spiccia, D. R. MacFarlane, Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1013-1021;
45. M. Wiechen, H. M. Berends, P. Kurz, Dalton Trans. 2012, 41, 21-31;
46. M. Fekete, R. K. Hocking, S. L. Y. Chang, C. Italiano, A. F. Patti, F. Arena, L. Spiccia, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2222-2232;
47. A. Indra, P. W. Menezes, I. Zaharieva, E. Baktash, J. Pfrommer, M. Schwarze, H. Dau, M. Driess, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 13206-13210;
48. Angew. Chem. 2013, 125, 13447-13451;
49. A. Singh, R. K. Hocking, S. L. Y. Chang, B. M. George, M. Fehr, K. Lips, A. Schnegg, L. Spiccia, Chem. Mater. 2013, 25, 1098-1108;
50. S. L. Y. Chang, A. Singh, R. K. Hocking, C. Dwyer, L. Spiccia, J. Mater. Chem. A 2014, 2, 3730-3733.
51. M. Dincə, Y. Surendranath, D. G. Nocera, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 10337-10341;
52. M. Risch, K. Klingan, J. Heidkamp, D. Ehrenberg, P. Chernev, I. Zaharieva, H. Dau, Chem. Commun. 2011, 47, 11912-11914;
53. A. Singh, S. L. Y. Chang, R. K. Hocking, U. Bach, L. Spiccia, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 579-586.
54. A. Duret, M. Grätzel, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 17184-17191;
55. A. Kay, I. Cesar, M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15714-15721;
56. I. Cesar, K. Sivula, A. Kay, R. Zboril, M. Grätzel, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 772-782;
57. F. Le Formal, M. Grätzel, K. Sivula, Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1099-1107;
58. K. Sivula, R. Zboril, F. Le Formal, R. Robert, A. Weidenkaff, J. Tucek, J. Frydrych, M. Grätzel, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7436-7444;
59. K. Sivula, F. Le Formal, M. Grätzel, ChemSusChem 2011, 4, 432-449.
60. M. W. Kanan, D. G. Nocera, Science 2008, 321, 1072-1075;
61. M. Risch, V. Khare, I. Zaharieva, L. Gerencser, P. Chernev, H. Dau, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6936-6937;
62. D. A. Lutterman, Y. Surendranath, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3838-3839;
63. M. W. Kanan, Y. Surendranath, D. G. Nocera, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 109-114;
64. Y. Surendranath, M. Dincə, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2615-2620;
65. J. G. McAlpin, Y. Surendranath, M. Dincə, T. A. Stich, S. A. Stoian, W. H. Casey, D. G. Nocera, R. D. Britt, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6882-6883;
66. M. W. Kanan, J. Yano, Y. Surendranath, M. Dincə, V. K. Yachandra, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13692-13701;
67. Y. Surendranath, M. W. Kanan, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16501-16509;
68. J. B. Gerken, J. G. McAlpin, J. Y. C. Chen, M. L. Rigsby, W. H. Casey, R. D. Britt, S. S. Stahl, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14431-14442;
69. A. J. Esswein, Y. Surendranath, S. Y. Reece, D. G. Nocera, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 499-504;
70. Y. Surendranath, D. A. Lutterman, Y. Liu, D. G. Nocera, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6326-6336;
71. M. Risch, K. Klingan, F. Ringleb, P. Chernev, I. Zaharieva, A. Fischer, H. Dau, ChemSusChem 2012, 5, 542-549;
72. D. G. Nocera, Acc. Chem. Res. 2012, 45, 767-776;
73. S. Cobo, J. Heidkamp, P.-A. Jacques, J. Fize, V. Fourmond, L. Guetaz, B. Jousselme, V. Ivanova, H. Dau, S. Palacin, M. Fontecave, V. Artero, Nat. Mater. 2012, 11, 802-807;
74. D. K. Bediako, C. Costentin, E. C. Jones, D. G. Nocera, J.-M. Savéant, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10492-10502;
75. K. Klingan, F. Ringleb, I. Zaharieva, J. Heidkamp, P. Chernev, D. Gonzalez-Flores, M. Risch, A. Fischer, H. Dau, ChemSusChem 2014, 7, 1301-1310.
76. D. K. Zhong, J. W. Sun, H. Inumaru, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6086-6087;
77. E. M. P. Steinmiller, K.-S. Choi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 20633-20636;
78. D. K. Zhong, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4202-4207;
79. D. K. Zhong, M. Cornuz, K. Sivula, M. Grätzel, D. R. Gamelin, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1759-1764;
80. E. R. Young, R. Costi, S. Paydavosi, D. G. Nocera, V. Bulovic, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2058-2061;
81. K. J. McDonald, K.-S. Choi, Chem. Mater. 2011, 23, 1686-1693;
82. S. Y. Reece, J. A. Hamel, K. Sung, T. D. Jarvi, A. J. Esswein, J. J. H. Pijpers, D. G. Nocera, Science 2011, 334, 645-648;
83. J. J. H. Pijpers, M. T. Winkler, Y. Surendranath, T. Buonassisi, D. G. Nocera, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 10056-10061;
84. J. A. Seabold, K.-S. Choi, Chem. Mater. 2011, 23, 1105-1112;
85. M. Higashi, K. Domen, R. Abe, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6968-6971;
86. F. F. Abdi, R. van de Krol, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9398-9404;
87. F. F. Abdi, L. Han, A. H. M. Smets, M. Zeman, B. Dam, R. van de Krol, Nat. Commun. 2013, 4, 2195;
88. R. Costi, E. R. Young, V. Bulovic, D. G. Nocera, ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 2364-2367.
89. M. Barroso, A. J. Cowan, S. R. Pendlebury, M. Grätzel, D. R. Klug, J. R. Durrant, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14868-14871;
90. M. Barroso, C. A. Mesa, S. R. Pendlebury, A. J. Cowan, T. Hisatomi, K. Sivula, M. Grätzel, D. R. Klug, J. R. Durrant, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 15640-15645.
91. S. H. Sun, H. Zeng, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 8204-8205;
92. E. V. Shevchenko, D. V. Talapin, A. L. Rogach, A. Kornowski, M. Haase, H. Weller, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11480-11485;
93. T. Hyeon, Chem. Commun. 2003, 927-934.
94. D. T. Sawyer, Chem. Rev. 1964, 64, 633-643;
95. Y. M. Lin, S. C. Yen, Appl. Surf. Sci. 2001, 178, 116-126;
96. G. Lissens, M. Verhaege, L. Pinoy, W. Verstraete, J. Chem. Technol. Biotechnol. 2003, 78, 1054-1060;
97. J. Li, P. A. Kohl, Plat. Surf. Finish. 2004, 91, 40-46;
98. K. Pirkanniemi, A.-M. Vuorio, S. Vilhunen, S. Metsärinne, M. Sillanpää, Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2008, 15, 218-221.
99. L. Han, H. T. Wu, Z. J. Sun, H. X. Jia, P. W. Du, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 12534-12538.
100. T. R. Bhat, M. Krishnamurthy, J. Inorg. Nucl. Chem. 1963, 25, 1147-1154;
101. M. A. Cobb, D. N. Hague, Trans. Faraday Soc. 1971, 67, 3069-3075.
102. R. K. Hocking, S. L. Y. Chang, D. R. MacFarlane, L. Spiccia, Aust. J. Chem. 2012, 65, 608-614.
103. A. Zouni, H.-T. Witt, J. Kern, P. Fromme, N. Krauss, W. Saenger, P. Orth, Nature 2001, 409, 739-743.
104. W. L. Butler, M. Kitajima, Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. 1975, 396, 72-85.
105. A. Tenderholt, B. Hedman, K. O. Hodgson, AIP Conf. Proc. 2007, 882, 105-107.