Single-Crystal Semiconductors with Narrow Band Gaps for Solar Water Splitting

Angewandte Chemie - International Edition

Volumn 54, Issue 37, 2015, Pages 10718-10732

  Wang, Tuo ^a,b   Gong, Jinlong ^a,b  

^a TIANJIN UNIVERSITY   (China)

^b Collaborative Innovation Center of Chemical Science and Engineering ^*  (China)

Author keywords

hydrogen; semiconductors; single crystals; solar water splitting; sustainable chemistry

Indexed keywords

ENERGY GAP; HYDROGEN; REACTION KINETICS; SEMICONDUCTOR MATERIALS; SILICON WAFERS; SOLAR POWER GENERATION; SURFACE TREATMENT;

BULK RECOMBINATION; PLANAR SUBSTRATE; RECENT RESEARCHES; SINGLE-CRYSTAL SEMICONDUCTORS; SOLAR WATER SPLITTING; SURFACE ENERGETICS; SURFACE PROTECTION; SUSTAINABLE CHEMISTRY;

SINGLE CRYSTALS;

EID: 84940718197     PISSN: 14337851     EISSN: 15213773     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/anie.201503346     Document Type: Article

References (62)

1. A. Fujishima, K. Honda, Nature 1972, 238, 37.
2. M. G. Walter, E. L. Warren, J. R. McKone, S. W. Boettcher, Q. Mi, E. A. Santori, N. S. Lewis, Chem. Rev. 2010, 110, 6446.
3. N. S. Lewis, D. G. Nocera, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 15729;
4. A. Kudo, MRS Bull. 2011, 36, 32;
5. T. Hisatomi, J. Kubota, K. Domen, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7520.
6. K. Sun, S. Shen, Y. Liang, P. E. Burrows, S. S. Mao, D. Wang, Chem. Rev. 2014, 114, 8662.
7. L. Gao, Y. Cui, J. Wang, A. Cavalli, A. Standing, T. T. T. Vu, M. A. Verheijen, J. E. M. Haverkort, E. P. A. M. Bakkers, P. H. L. Notten, Nano Lett. 2014, 14, 3715.
8. A. Heller, R. Vadimsky, Phys. Rev. Lett. 1981, 46, 1153.
9. O. Khaselev, J. A. Turner, Science 1998, 280, 425.
10. S. Licht, B. Wang, S. Mukerji, T. Soga, M. Umeno, H. Tributsch, Int. J. Hydrogen Energy 2001, 26, 653.
11. D. M. Powell, M. T. Winkler, H. J. Choi, C. B. Simmons, D. B. Needleman, T. Buonassisi, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5874.
12. M. A. Green, K. Emery, Y. Hishikawa, W. Warta, E. D. Dunlop, Prog. Photovoltaics 2015, 23, 1.
13. S. W. Boettcher, E. L. Warren, M. C. Putnam, E. A. Santori, D. Turner-Evans, M. D. Kelzenberg, M. G. Walter, J. R. McKone, B. S. Brunschwig, H. A. Atwater, N. S. Lewis, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1216;
14. B. Seger, A. B. Laursen, P. C. K. Vesborg, T. Pedersen, O. Hansen, S. Dahl, I. Chorkendorff, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9128;
15. Angew. Chem. 2012, 124, 9262.
16. Y. Hou, B. L. Abrams, P. C. K. Vesborg, M. E. Björketun, K. Herbst, L. Bech, A. M. Setti, C. D. Damsgaard, T. Pedersen, O. Hansen, J. Rossmeisl, S. Dahl, J. K. Nørskov, I. Chorkendorff, Nat. Mater. 2011, 10, 434.
17. D. V. Esposito, I. Levin, T. P. Moffat, A. A. Talin, Nat. Mater. 2013, 12, 562.
18. L. Ji, M. D. McDaniel, S. Wang, A. B. Posadas, X. Li, H. Huang, J. C. Lee, A. A. Demkov, A. J. Bard, J. G. Ekerdt, E. T. Yu, Nat. Nanotechnol. 2014, 10, 84.
19. B. Seger, T. Pedersen, A. B. Laursen, P. C. K. Vesborg, O. Hansen, I. Chorkendorff, J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1057.
20. B. Seger, D. S. Tilley, T. Pedersen, P. C. K. Vesborg, O. Hansen, M. Grätzel, I. Chorkendorff, RSC Adv. 2013, 3, 25902.
21. T. Wang, Z. Luo, C. Li, J. Gong, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7469.
22. M. G. Kast, L. J. Enman, N. J. Gurnon, A. Nadarajah, S. W. Boettcher, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 22830.
23. Y. Lin, C. Battaglia, M. Boccard, M. Hettick, Z. Yu, C. Ballif, J. W. Ager, A. Javey, Nano Lett. 2013, 13, 5615.
24. M. H. Lee, K. Takei, J. Zhang, R. Kapadia, M. Zheng, Y.-Z. Chen, J. Nah, T. S. Matthews, Y.-L. Chueh, J. W. Ager, A. Javey, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 10760;
25. Angew. Chem. 2012, 124, 10918.
26. Y. Lin, R. Kapadia, J. Yang, M. Zheng, K. Chen, M. Hettick, X. Yin, C. Battaglia, I. D. Sharp, J. W. Ager, A. Javey, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 2308.
27. N. C. Strandwitz, D. J. Comstock, R. L. Grimm, A. C. Nichols-Nielander, J. Elam, N. S. Lewis, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 4931.
28. K. Sun, X. Pang, S. Shen, X. Qian, J. S. Cheung, D. Wang, Nano Lett. 2013, 13, 2064.
29. J. J. H. Pijpers, M. T. Winkler, Y. Surendranath, T. Buonassisi, D. G. Nocera, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 10056;
30. 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;
31. C. R. Cox, M. T. Winkler, J. J. H. Pijpers, T. Buonassisi, D. G. Nocera, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 532.
32. K. Sun, S. Shen, J. S. Cheung, X. Pang, N. Park, J. Zhou, Y. Hu, Z. Sun, S. Y. Noh, C. T. Riley, P. K. L. Yu, S. Jin, D. Wang, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 4612.
33. Y. W. Chen, J. D. Prange, S. Dühnen, Y. Park, M. Gunji, C. E. D. Chidsey, P. C. McIntyre, Nat. Mater. 2011, 10, 539.
34. M. J. Kenney, M. Gong, Y. Li, J. Z. Wu, J. Feng, M. Lanza, H. Dai, Science 2013, 342, 836.
35. S. Hu, M. R. Shaner, J. a. Beardslee, M. Lichterman, B. S. Brunschwig, N. S. Lewis, Science 2014, 344, 1005.
36. S. G. Kumar, K. S. R. K. Rao, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 45.
37. M. F. Lichterman, A. I. Carim, M. T. McDowell, S. Hu, H. B. Gray, B. S. Brunschwig, N. S. Lewis, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3334.
38. A. B. Laursen, T. Pedersen, P. Malacrida, B. Seger, O. Hansen, P. C. K. Vesborg, I. Chorkendorff, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 20000.
39. K. Sun, N. Park, Z. Sun, J. Zhou, J. Wang, X. Pang, S. Shen, S. Y. Noh, Y. Jing, S. Jin, P. K. L. Yu, D. Wang, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 7872.
40. J. Yang, K. Walczak, E. Anzenberg, F. M. Toma, G. Yuan, J. Beeman, A. Schwartzberg, Y. Lin, M. Hettick, A. Javey, J. W. Ager, J. Yano, H. Frei, I. D. Sharp, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6191.
41. K. Sun, Y. Kuang, E. Verlage, B. S. Brunschwig, C. W. Tu, N. S. Lewis, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1402276.
42. Y. Jiao, Y. Zheng, M. Jaroniec, S. Z. Qiao, Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 2060.
43. J. Ran, J. Zhang, J. Yu, M. Jaroniec, S. Z. Qiao, Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7787.
44. J. Ran, J. Zhang, J. Yu, S. Z. Qiao, ChemSusChem 2014, 7, 3426.
45. R. N. Dominey, N. S. Lewis, J. A. Bruce, D. C. Bookbinder, M. S. Wrighton, J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 467.
46. B. Hinnemann, P. G. Moses, J. Bonde, K. P. Jorgensen, J. H. Nielsen, S. Horch, I. Chorkendorff, J. K. Nørskov, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5308.
47. T. F. Jaramillo, K. P. Jørgensen, J. Bonde, J. H. Nielsen, S. Horch, I. Chorkendorff, Science 2007, 317, 100.
48. J. R. McKone, E. L. Warren, M. J. Bierman, S. W. Boettcher, B. S. Brunschwig, N. S. Lewis, H. B. Gray, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3573.
49. E. L. Warren, J. R. McKone, H. a. Atwater, H. B. Gray, N. S. Lewis, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9653.
50. T. R. Cook, D. K. Dogutan, S. Y. Reece, Y. Surendranath, T. S. Teets, D. G. Nocera, Chem. Rev. 2010, 110, 6474.
51. J. Yang, D. Wang, H. Han, C. Li, Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1900.
52. B. Mei, B. Seger, T. Pedersen, M. Malizia, O. Hansen, I. Chorkendorff, P. C. K. Vesborg, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1948.
53. M. W. Kanan, D. G. Nocera, Science 2008, 321, 1072.
54. E. R. Young, D. G. Nocera, V. Bulovic, Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1726;
55. E. R. Young, R. Costi, S. Paydavosi, D. G. Nocera, V. Bulovic, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2058.
56. R. D. Smith, M. S. Prevot, R. D. Fagan, Z. Zhang, P. A. Sedach, M. K. Siu, S. Trudel, C. P. Berlinguette, Science 2013, 340, 60.
57. K. Jun, Y. S. Lee, T. Buonassisi, J. M. Jacobson, Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 423;
58. Angew. Chem. 2012, 124, 438.
59. H.-P. Wang, K. Sun, S. Y. Noh, A. Kargar, M.-L. Tsai, M.-Y. Huang, D. Wang, J.-H. He, Nano Lett. 2015, 15, 2817.
60. Z. Zhang, J. T. Yates, Chem. Rev. 2012, 112, 5520.
61. A. I. Hochbaum, P. Yang, Chem. Rev. 2010, 110, 527.
62. S. Chattopadhyay, Y. F. Huang, Y. J. Jen, A. Ganguly, K. H. Chen, L. C. Chen, Mater. Sci. Eng. R 2010, 69, 1.