Enhanced activity and stability of TiO2-coated cobalt/carbon catalysts for electrochemical water oxidation

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 6, 2015, Pages 3463-3469

  Kim, Hyung Ju ^a,b   Jackson, David H K ^a   Lee, Jechan ^a   Guan, Yingxin ^a   Kuech, Thomas F ^a   Huber, George W ^a  

^a University of Wisconsin Madison   (United States)

^b Korea Research Institute of Chemical Technology   (South Korea)

Author keywords

atomic layer deposition; Co catalyst; Co TiO2 interface; TiO2 coating; water oxidation

Indexed keywords

CATALYST ACTIVITY; CATALYTIC OXIDATION; COATINGS; COBALT; OXIDATION; TITANIUM DIOXIDE;

CO CATALYSTS; COATING CYCLES; NON-PRECIOUS METALS; SYNTHESIS TECHNIQUES; THIN LAYERS; TIO2 COATING; TURNOVER FREQUENCY; WATER OXIDATION;

ATOMIC LAYER DEPOSITION;

EID: 84930620530     PISSN: None     EISSN: 21555435     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b00173     Document Type: Article

References (62)

1. Turner, J.; Sverdrup, G.; Mann, M. K.; Maness, P. C.; Kroposki, B.; Ghirardi, M.; Evans, R. J.; Blake, D. Int. J. Energy Res. 2008, 32, 379-407 10.1002/er.1372
2. Holladay, J. D.; Hu, J.; King, D. L.; Wang, Y. Catal. Today 2009, 139, 244-260 10.1016/j.cattod.2008.08.039
3. Spurgeon, J. M.; Lewis, N. S. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2993-2998 10.1039/c1ee01203g
4. Huber, G. W.; Chheda, J. N.; Barrett, C. J.; Dumesic, J. A. Science 2005, 308, 1446-1450 10.1126/science.1111166
5. Vispute, T. P.; Zhang, H. Y.; Sanna, A.; Xiao, R.; Huber, G. W. Science 2010, 330, 1222-1227 10.1126/science.1194218
6. Prasomsri, T.; Nimmanwudipong, T.; Roman-Leshkov, Y. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1732-1738 10.1039/c3ee24360e
7. Lee, J.; Kim, Y. T.; Huber, G. W. Green Chem. 2014, 16, 708-718 10.1039/c3gc41071d
8. Jaouen, F.; Proietti, E.; Lefevre, M.; Chenitz, R.; Dodelet, J. P.; Wu, G.; Chung, H. T.; Johnston, C. M.; Zelenay, P. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 114-130 10.1039/C0EE00011F
9. Durst, J.; Siebel, A.; Simon, C.; Hasche, F.; Herranz, J.; Gasteiger, H. A. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2255-2260 10.1039/c4ee00440j
10. Hunt, S. T.; Nimmanwudipong, T.; Roman-Leshkov, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 5131-5136 10.1002/anie.201400294
11. Marcilly, C. J. Catal. 2003, 216, 47-62 10.1016/S0021-9517(02)00129-X
12. Zeng, K.; Zhang, D. Prog. Energy Combust. Sci. 2010, 36, 307-326 10.1016/j.pecs.2009.11.002
13. Rossmeisl, J.; Qu, Z. W.; Zhu, H.; Kroes, G. J.; Norskov, J. K. J. Electroanal. Chem. 2007, 607, 83-89 10.1016/j.jelechem.2006.11.008
14. Gorlin, Y.; Jaramillo, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13612-13614 10.1021/ja104587v
15. Esswein, A. J.; McMurdo, M. J.; Ross, P. N.; Bell, A. T.; Tilley, T. D. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 15068-15072 10.1021/jp904022e
16. Hunter, B. M.; Blakemore, J. D.; Deimund, M.; Gray, H. B.; Winkler, J. R.; Müller, A. M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13118-13121 10.1021/ja506087h
17. Chou, N. H.; Ross, P. N.; Bell, A. T.; Tilley, T. D. ChemSusChem 2011, 4, 1566-1569 10.1002/cssc.201100075
18. Yeo, B. S.; Bell, A. T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5587-5593 10.1021/ja200559j
19. Liang, Y. Y.; Li, Y. G.; Wang, H. L.; Zhou, J. G.; Wang, J.; Regier, T.; Dai, H. J. Nat. Mater. 2011, 10, 780-786 10.1038/nmat3087
20. Garcia-Mota, M.; Bajdich, M.; Viswanathan, V.; Vojvodic, A.; Bell, A. T.; Norskov, J. K. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 21077-21082 10.1021/jp306303y
21. Louie, M. W.; Bell, A. T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12329-12337 10.1021/ja405351s
22. McCrory, C. C. L.; Jung, S. H.; Peters, J. C.; Jaramillo, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16977-16987 10.1021/ja407115p
23. Ahn, H. S.; Tilley, T. D. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 227-233 10.1002/adfm.201200920
24. Mao, S.; Wen, Z. H.; Huang, T. Z.; Hou, Y.; Chen, J. H. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 609-616 10.1039/C3EE42696C
25. Gao, M. R.; Sheng, W. C.; Zhuang, Z. B.; Fang, Q. R.; Gu, S.; Jiang, J.; Yan, Y. S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7077-7084 10.1021/ja502128j
26. Deng, X.; Tüysüz, H. ACS Catal. 2014, 4, 3701-3714 10.1021/cs500713d
27. Surendranath, Y.; Kanan, M. W.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16501-16509 10.1021/ja106102b
28. Surendranath, Y.; Dincə, M.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2615-2620 10.1021/ja807769r
29. Kanan, M. W.; Nocera, D. G. Science 2008, 321, 1072-1075 10.1126/science.1162018
30. Blakemore, J. D.; Gray, H. B.; Winkler, J. R.; Müller, A. M. ACS Catal. 2013, 3, 2497-2500 10.1021/cs400639b
31. Grzelczak, M.; Zhang, J.; Pfrommer, J.; Hartmann, J.; Driess, M.; Antonietti, M.; Wang, X. ACS Catal. 2013, 3, 383-388 10.1021/cs3007523
32. Bachmann, J.; Zierold, R.; Chong, Y. T.; Hauert, R.; Sturm, C.; Schmidt-Grund, R.; Rheinlander, B.; Grundmann, M.; Gosele, U.; Nielsch, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 6177-6179 10.1002/anie.200800245
33. George, S. M. Chem. Rev. 2010, 110, 111-131 10.1021/cr900056b
34. Lu, J.; Fu, B.; Kung, M. C.; Xiao, G.; Elam, J. W.; Kung, H. H.; Stair, P. C. Science 2012, 335, 1205-1208 10.1126/science.1212906
35. ONeill, B. J.; Jackson, D. H. K.; Crisci, A. J.; Farberow, C. A.; Shi, F.; Alba-Rubio, A. C.; Lu, J.; Dietrich, P. J.; Gu, X.; Marshall, C. L.; Stair, P. C.; Elam, J. W.; Miller, J. T.; Ribeiro, F. H.; Voyles, P. M.; Greeley, J.; Mavrikakis, M.; Scott, S. L.; Kuech, T. F.; Dumesic, J. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 13808-13812 10.1002/anie.201308245
36. Lee, J.; Jackson, D. H. K.; Li, T.; Winans, R. E.; Dumesic, J. A.; Kuech, T. F.; Huber, G. W. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1657-1660 10.1039/c4ee00379a
37. Alba-Rubio, A. C.; ONeill, B. J.; Shi, F.; Akatay, C.; Canlas, C.; Li, T.; Winans, R.; Elam, J. W.; Stach, E. A.; Voyles, P. M.; Dumesic, J. A. ACS Catal. 2014, 4, 1554-1557 10.1021/cs500330p
38. ONeill, B. J.; Jackson, D. H. K.; Lee, J.; Canlas, C.; Stair, P. C.; Marshall, C. L.; Elam, J. W.; Kuech, T. F.; Dumesic, J. A.; Huber, G. W. ACS Catal. 2015, 5, 1804-1825 10.1021/cs501862h
39. Chen, Y. W.; Prange, J. D.; Duehnen, S.; Park, Y.; Gunji, M.; Chidsey, C. E. D.; McIntyre, P. C. Nat. Mater. 2011, 10, 539-544 10.1038/nmat3047
40. Scheuermann, A. G.; Prange, J. D.; Gunji, M.; Chidsey, C. E. D.; McIntyre, P. C. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2487-2496 10.1039/c3ee41178h
41. Lichterman, M. F.; Shaner, M. R.; Handler, S. G.; Brunschwig, B. S.; Gray, H. B.; Lewis, N. S.; Spurgeon, J. M. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 4188-4191 10.1021/jz4022415
42. Hu, S.; Shaner, M. R.; Beardslee, J. A.; Lichterman, M.; Brunschwig, B. S.; Lewis, N. S. Science 2014, 344, 1005-1009 10.1126/science.1251428
43. Yang, J.; Walczak, K.; Anzenberg, E.; Toma, F. M.; Yuan, G.; Beeman, J.; Schwartzberg, A.; Lin, Y.; Hettick, M.; Javey, A.; Ager, J. W.; Yano, J.; Frei, H.; Sharp, I. D. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6191-6194 10.1021/ja501513t
44. Yang, Q.; Choi, H.; Dionysiou, D. D. Appl. Catal., B 2007, 74, 170-178 10.1016/j.apcatb.2007.02.001
45. Zhou, H. C.; Song, J. L.; Fan, H. L.; Zhang, B. B.; Yang, Y. Y.; Hu, J. Y.; Zhu, Q. G.; Han, B. X. Green Chem. 2014, 16, 3870-3875 10.1039/C4GC00482E
46. Palmas, S.; Ferrara, F.; Vacca, A.; Mascia, M.; Polcaro, A. M. Electrochim. Acta 2007, 53, 400-406 10.1016/j.electacta.2007.01.085
47. Lyons, M. E. G.; Brandon, M. P. J. Electroanal. Chem. 2010, 641, 119-130 10.1016/j.jelechem.2009.11.024
48. Yang, J.; Liu, H.; Martens, W. N.; Frost, R. L. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 111-119 10.1021/jp908548f
49. Biesinger, M. C.; Payne, B. P.; Grosvenor, A. P.; Lau, L. W. M.; Gerson, A. R.; Smart, R. S. C. Appl. Surf. Sci. 2011, 257, 2717-2730 10.1016/j.apsusc.2010.10.051
50. Lim, S. H.; Ferraris, C.; Schreyer, M.; Shih, K.; Leckie, J. O.; White, T. J. J. Solid State Chem. 2007, 180, 2905-2915 10.1016/j.jssc.2007.08.021
51. OShea, V. A. D.; Galvan, M. C. A.; Prats, A. E. P.; Campos-Martin, J. M.; Fierro, J. L. G. Chem. Commun. 2011, 47, 7131-7133 10.1039/c1cc10318k
52. Rossmeisl, J.; Logadottir, A.; Norskov, J. K. Chem. Phys. 2005, 319, 178-184 10.1016/j.chemphys.2005.05.038
53. Garcia-Mota, M.; Vojvodic, A.; Metiu, H.; Man, I. C.; Su, H. Y.; Rossmeisl, J.; Norskov, J. K. ChemCatChem 2011, 3, 1607-1611 10.1002/cctc.201100160
54. Bajdich, M.; Garcia-Mota, M.; Vojvodic, A.; Norskov, J. K.; Bell, A. T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13521-13530 10.1021/ja405997s
55. Casella, I. G.; Gatta, M. J. Electroanal. Chem. 2002, 534, 31-38 10.1016/S0022-0728(02)01100-2
56. Lyons, M. E. G.; Brandon, M. P. Int. J. Electrochem. Sci. 2008, 3, 1425-1462
57. Gerken, J. B.; McAlpin, J. G.; Chen, J. Y. C.; Rigsby, M. L.; Casey, W. H.; Britt, R. D.; Stahl, S. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14431-14442 10.1021/ja205647m
58. Lewera, A.; Timperman, L.; Roguska, A.; Alonso-Vante, N. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 20153-20159 10.1021/jp2068446
59. Abe, T.; Suzuki, E.; Nagoshi, K.; Miyashita, K.; Kaneko, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 1119-1123 10.1021/jp983265x
60. Perkins, C. L.; Henderson, M. A.; McCready, D. E.; Herman, G. S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 595-596 10.1021/jp001793e
61. Abe, T.; Suzuki, E.; Nagoshi, K.; Miyashita, K.; Kaneko, M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 597-597 10.1021/jp002072i
62. Greeley, J. Electrochim. Acta 2010, 55, 5545-5550 10.1016/j.electacta.2010.04.055