An Optically Transparent Iron Nickel Oxide Catalyst for Solar Water Splitting

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 31, 2015, Pages 9927-9936

  Morales Guio, Carlos G ^a   Mayer, Matthew T ^a   Yella, Aswani ^a,b   Tilley, S David ^a,c   Grätzel, Michael ^a   Hu, Xile ^a  

^a EPFL   (Switzerland)

^b INDIAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY BOMBAY   (India)

^c UNIVERSITY OF ZURICH   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ASPECT RATIO; CATALYSTS; ELECTROCATALYSTS; ELECTROCHEMISTRY; ENERGY GAP; HEMATITE; IRON OXIDES; NICKEL; SOLAR CELLS;

CATALYST LOADINGS; HIGH ASPECT RATIO; ONSET POTENTIAL; OXYGEN EVOLUTION; PHOTOELECTROCHEMICAL WATER OXIDATION; PHOTOELECTROCHEMICAL WATER SPLITTING; SOLAR WATER SPLITTING; WATER SPLITTING REACTIONS;

WATER ABSORPTION;

FERRIC OXIDE; IRON; IRON NICKEL OXIDE; NICKEL; OXIDE; PEROVSKITE; UNCLASSIFIED DRUG; WATER;

ANALYTIC METHOD; ARTICLE; CATALYST; CURRENT DENSITY; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODE; FILM; ILLUMINATION; OXIDATION; OXYGEN EVOLUTION; PHOTOCHEMISTRY; SOLAR ENERGY; SOLAR WATER SPLITTING;

EID: 84939248026     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b05544     Document Type: Article

References (52)

1. Gratzel, M. Nature 2001, 414, 338-344 10.1038/35104607
2. Tachibana, Y.; Vayssieres, L.; Durrant, J. R. Nat. Photonics 2012, 6, 511-518 10.1038/nphoton.2012.175
3. Hu, S.; Xiang, C.; Haussener, S.; Berger, A. D.; Lewis, N. S. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2984-2993 10.1039/c3ee40453f
4. Prévot, M. S.; Sivula, K. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 17879-17893 10.1021/jp405291g
5. Ronge, J.; Bosserez, T.; Martel, D.; Nervi, C.; Boarino, L.; Taulelle, F.; Decher, G.; Bordiga, S.; Martens, J. A. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7963 10.1039/C3CS60424A
6. Reece, S. Y.; Hamel, J. A.; Sung, K.; Jarvi, T. D.; Esswein, A. J.; Pijpers, J. J. H.; Nocera, D. G. Science 2011, 334, 645-648 10.1126/science.1209816
7. Khaselev, O.; Turner, J. A. Science 1998, 280, 425-427 10.1126/science.280.5362.425
8. Licht, S.; Wang, B.; Mukerji, S.; Soga, T.; Umeno, M.; Tributsch, H. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8920-8924 10.1021/jp002083b
9. Gong, M.; Li, Y.; Wang, H.; Liang, Y.; Wu, J. Z.; Zhou, J.; Wang, J.; Regier, T.; Wei, F.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8452-8455 10.1021/ja4027715
10. Smith, R. D. L.; Prévot, M. S.; Fagan, R. D.; Zhang, Z.; Sedach, P. A.; Siu, M. K. J.; Trudel, S.; Berlinguette, C. P. Science 2013, 340, 60-63 10.1126/science.1233638
11. Smith, R. D. L.; Prévot, M. S.; Fagan, R. D.; Trudel, S.; Berlinguette, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11580-11586 10.1021/ja403102j
12. Kanan, M. W.; Nocera, D. G. Science 2008, 321, 1072-1075 10.1126/science.1162018
13. Louie, M. W.; Bell, A. T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12329-12337 10.1021/ja405351s
14. Trotochaud, L.; Ranney, J. K.; Williams, K. N.; Boettcher, S. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17253-17261 10.1021/ja307507a
15. Yeo, B. S.; Bell, A. T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5587-5593 10.1021/ja200559j
16. Seabold, J. A.; Choi, K.-S. Chem. Mater. 2011, 23, 1105-1112 10.1021/cm1019469
17. Li, J.; Meng, F.; Suri, S.; Ding, W.; Huang, F.; Wu, N. Chem. Commun. 2012, 48, 8213-8215 10.1039/c2cc30376k
18. Klahr, B.; Gimenez, S.; Fabregat-Santiago, F.; Bisquert, J.; Hamann, T. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16693-16700 10.1021/ja306427f
19. Kim, T. W.; Choi, K.-S. Science 2014, 343, 990-994 10.1126/science.1246913
20. Du, C.; Yang, X.; Mayer, M. T.; Hoyt, H.; Xie, J.; McMahon, G.; Bischoping, G.; Wang, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 12692-12695 10.1002/anie.201306263
21. Zhong, D. K.; Cornuz, M.; Sivula, K.; Gratzel, M.; Gamelin, D. R. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1759-1764 10.1039/c1ee01034d
22. Seabold, J. A.; Choi, K.-S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2186-2192 10.1021/ja209001d
23. Shi, X.; Choi, Y.; Zhang, K.; Kwon, J.; Kim, D. Y.; Lee, J. K.; Oh, S. H.; Kim, J. K.; Park, J. H. Nat. Commun. 2014, 5, 4775 10.1038/ncomms5775
24. Corrigan, D. A.; Bendert, R. M. J. Electrochem. Soc. 1989, 136, 723-728 10.1149/1.2096717
25. Trotochaud, L.; Mills, T. J.; Boettcher, S. W. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 931-935 10.1021/jz4002604
26. Seger, B.; Castelli, I. E.; Vesborg, P. C. K.; Jacobsen, K. W.; Hansen, O.; Chorkendorff, I. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2397-2413 10.1039/C4EE01335B
27. 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 10.1021/nn305639z
28. McKone, J. R.; Lewis, N. S.; Gray, H. B. Chem. Mater. 2014, 26, 407-414 10.1021/cm4021518
29. Chen, Z.; Rathmell, A. R.; Ye, S.; Wilson, A. R.; Wiley, B. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 13708-13711 10.1002/anie.201306585
30. Trotochaud, L.; Young, S. L.; Ranney, J. K.; Boettcher, S. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6744-6753 10.1021/ja502379c
31. McCrory, C. C. L.; Jung, S.; Peters, J. C.; Jaramillo, T. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16977-16987 10.1021/ja407115p
32. Merrill, M. D.; Dougherty, R. C. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 3655-3666 10.1021/jp710675m
33. Wehrens-Dijksma, M.; Notten, P. H. L. Electrochim. Acta 2006, 51, 3609-3621 10.1016/j.electacta.2005.10.022
34. Ding, Y.; Yuan, J.; Chang, Z. J. Power Sources 1997, 69, 47-54 10.1016/S0378-7753(97)02565-2
35. Bendert, R. M.; Corrigan, D. A. J. Electrochem. Soc. 1989, 136, 1369-1374 10.1149/1.2096923
36. Briggs, G. W. D.; Fleischmann, M. Trans. Faraday Soc. 1966, 62, 3217-3228 10.1039/tf9666203217
37. Wu, M.-S.; Yang, C.-H.; Wang, M.-J. Electrochim. Acta 2008, 54, 155-161 10.1016/j.electacta.2008.08.027
38. Schultze, J. W.; Lohrengel, M. M.; Ross, D. Electrochim. Acta 1983, 28, 973-984 10.1016/0013-4686(83)85175-5
39. Tilley, S. D.; Cornuz, M.; Sivula, K.; Grätzel, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6405-6408 10.1002/anie.201003110
40. Anodic deposition of an FeOx film does not take place under the same conditions as the FeNiOx catalyst when only Fe2(SO4)3 is used as precursor.
41. Friebel, D.; Louie, M. W.; Bajdich, M.; Sanwald, K. E.; Cai, Y.; Wise, A. M.; Cheng, M.-J.; Sokaras, D.; Weng, T.-C.; Alonso-Mori, R.; Davis, R. C.; Bargar, J. R.; Nørskov, J. K.; Nilsson, A.; Bell, A. T. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1305-1313 10.1021/ja511559d
42. Nakagawa, T.; Beasley, C. A.; Murray, R. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 12958-12961 10.1021/jp9060076
43. Le Formal, F.; Grätzel, M.; Sivula, K. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1099-1107 10.1002/adfm.200902060
44. Le Formal, F.; Pendlebury, S. R.; Cornuz, M.; Tilley, S. D.; Grätzel, M.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 2564-2574 10.1021/ja412058x
45. Le Formal, F.; Tetreault, N.; Cornuz, M.; Moehl, T.; Gratzel, M.; Sivula, K. Chem. Sci. 2011, 2, 737-743 10.1039/C0SC00578A
46. Warren, S. C.; Voitchovsky, K.; Dotan, H.; Leroy, C. M.; Cornuz, M.; Stellacci, F.; Hebert, C.; Rothschild, A.; Gratzel, M. Nat. Mater. 2013, 12, 842-849 10.1038/nmat3684
47. Brillet, J.; Yum, J. H.; Cornuz, M.; Hisatomi, T.; Solarska, R.; Augustynski, J.; Graetzel, M.; Sivula, K. Nat. Photonics 2012, 6, 823-827 10.1038/nphoton.2012.265
48. Gurudayal; Sabba, D.; Kumar, M. H.; Wong, L. H.; Barber, J.; Graetzel, M.; Mathews, N. Nano Lett. 2015, 15, 3833-3839 10.1021/acs.nanolett.5b00616
49. Chen, Y.-S.; Manser, J. S.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 974-981 10.1021/ja511739y
50. Yella, A.; Heiniger, L.-P.; Gao, P.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. Nano Lett. 2014, 14, 2591-2596 10.1021/nl500399m
51. McKone, J. R.; Marinescu, S. C.; Brunschwig, B. S.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Chem. Sci. 2014, 5, 865-878 10.1039/C3SC51711J
52. Abdi, F. F.; Han, L. H.; Smets, A. H. M.; Zeman, M.; Dam, B.; van de Krol, R. Nat. Commun. 2013, 4, 2195 10.1038/ncomms3195