Cocatalyst Designing: A Regenerable Molybdenum-Containing Ternary Cocatalyst System for Efficient Photocatalytic Water Splitting

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 9, 2015, Pages 5530-5539

  Busser, G Wilma ^a   Mei, Bastian ^b   Weide, Philipp ^a   Vesborg, Peter C K ^b   Stührenberg, Kai ^c   Bauer, Matthias ^c   Huang, Xing ^d   Willinger, Marc Georg ^d   Chorkendorff, Ib ^b   Schlögl, Robert ^d   Muhler, Martin ^a  

^a RUHR UNIVERSITY BOCHUM   (Germany)

^b TECHNICAL UNIVERSITY OF DENMARK   (Denmark)

^c UNIVERSITY OF PADERBORN   (Germany)

^d FRITZ HABER INSTITUT DER MAX PLANCK GESELLSCHAFT   (Germany)

Author keywords

back reaction; earth abundant cocatalyst; gallium oxide; molybdenum oxide; photocatalytic overall water splitting; sequential photodeposition

Indexed keywords

CHARACTERIZATION; CHROMIUM; GALLIUM; HYDROGEN PRODUCTION; INDUSTRIAL RESEARCH; MOLYBDENUM; PRECIOUS METALS; SYSTEM STABILITY;

BACK REACTION; COCATALYST; GALLIUM OXIDES; PHOTO-DEPOSITION; WATER SPLITTING;

MOLYBDENUM OXIDE;

EID: 84941106770     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b01428     Document Type: Article

References (61)

1. Tsuji, I.; Kato, H.; Kudo, A. Chem. Mater. 2006, 18, 1969-1975 10.1021/cm0527017
2. Kominami, H.; Nishimune, H.; Ohta, Y.; Arakawa, Y.; Inaba, T. Appl. Catal., B 2012, 111-112, 297-302 10.1016/j.apcatb.2011.10.011
3. Pal, B.; Torimoto, T.; Okazaki, K.; Ohtani, B. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2007, 5) 483-485 10.1039/b616178b
4. Shen, P.; Zhao, S.; Su, D.; Li, Y.; Orlov, A. Appl. Catal., B 2012, 126, 153-160 10.1016/j.apcatb.2012.07.021
5. Chen, D.; Ye, J. Chem. Mater. 2009, 21, 2327-2333 10.1021/cm8034714
6. Takata, T.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 19386-19388 10.1021/jp908621e
7. Vesborg, P. C. K.; Jaramillo, T. F. RSC Adv. 2012, 2, 7933-7947 10.1039/c2ra20839c
8. Pinaud, B. a.; Benck, J. D.; Seitz, L. C.; Forman, A. J.; Chen, Z.; Deutsch, T. G.; James, B. D.; Baum, K. N.; Baum, G. N.; Ardo, S.; Wang, H.; Miller, E.; Jaramillo, T. F. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1983-2002 10.1039/c3ee40831k
9. Maeda, K.; Ohno, T.; Domen, K. Chem. Sci. 2011, 2, 1362-1368 10.1039/c1sc00177a
10. Busser, G. W.; Mei, B.; Pougin, A.; Strunk, J.; Gutkowski, R.; Schuhmann, W.; Willinger, M.-G.; Schlögl, R.; Muhler, M. ChemSusChem 2014, 7, 1030-1034 10.1002/cssc.201301065
11. Wang, X.; Xu, Q.; Li, M.; Shen, S.; Wang, X.; Wang, Y.; Feng, Z.; Shi, J.; Han, H.; Li, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 13089-13092 10.1002/anie.201207554
12. Maeda, K.; Teramura, K.; Takata, T.; Hara, M.; Saito, N.; Toda, K.; Inoue, Y.; Kobayashi, H.; Domen, K. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20504-20510 10.1021/jp053499y
13. Maeda, K.; Domen, K. Chem. Mater. 2010, 22, 612-623 10.1021/cm901917a
14. Yoshida, M.; Hirai, T.; Maeda, K.; Saito, N.; Kubota, J.; Kobayashi, H.; Inoue, Y.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 15510-15515 10.1021/jp100106y
15. Yashima, M.; Yamada, H.; Maeda, K.; Domen, K. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2010, 46, 2379-2381 10.1039/b922008a
16. Phivilay, S. P.; Roberts, C. A.; Puretzky, A. A.; Domen, K.; Wachs, I. E. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 3719-3724 10.1021/jz401884c
17. Hou, Y.; Zuo, F.; Dagg, A.; Feng, P. Nano Lett. 2012, 12, 6464-6473 10.1021/nl303961c
18. Park, H. S.; Lee, H. C.; Leonard, K. C.; Liu, G.; Bard, A. J. ChemPhysChem 2013, 14, 2277-2287 10.1002/cphc.201201044
19. Zhang, K.; Heo, N.; Shi, X.; Park, J. H. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 24023-24032 10.1021/jp407038c
20. Fu, X.; Ji, J.; Tang, W.; Liu, W.; Chen, S. Mater. Chem. Phys. 2013, 141, 719-726 10.1016/j.matchemphys.2013.05.069
21. Saito, K.; Kazama, S.; Matsubara, K.; Yui, T.; Yagi, M. Inorg. Chem. 2013, 52, 8297-8299 10.1021/ic401236b
22. Hou, Y.; Abrams, B. L.; Vesborg, P. C. K.; Björketun, M. E.; Herbst, K.; Bech, L.; Setti, A. M.; Damsgaard, C. D.; Pedersen, T.; Hansen, O.; Rossmeisl, J.; Dahl, S.; Nørskov, J. K.; Chorkendorff, I. Nat. Mater. 2011, 10, 434-438 10.1038/nmat3008
23. Laursen, A. B.; Kegnæs, S.; Dahl, S.; Chorkendorff, I. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5577-5591 10.1039/c2ee02618j
24. Zong, X.; Yan, H.; Wu, G.; Ma, G.; Wen, F.; Wang, L.; Li, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7176-7177 10.1021/ja8007825
25. Xiang, Q.; Yu, J.; Jaroniec, M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6575-6578 10.1021/ja302846n
26. Wei, L.; Chen, Y.; Lin, Y.; Wu, H.; Yuan, R.; Li, Z. Appl. Catal., B 2014, 144, 521-527 10.1016/j.apcatb.2013.07.064
27. Srirapu, V. K. V. P.; Sharma, C. S.; Awasthi, R.; Singh, R. N.; Sinha, A. S. K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 7385-7393 10.1039/c3cp55453h
28. Busser, G. W.; Mei, B.; Muhler, M. Molybdänhaltiger quaternärer Cokatalysator für die effiziente photokatalytische Wasserspaltung. German Patent 102014222816.6, 2014.
29. Bauer, M.; Bertagnolli X-ray Absorption Spectroscopy: The Method and its Application. Methods in Physical Chemistry; Schäfer, R.; Schmidt, P. C., Eds.; H. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, 2012; pp 231-269.
30. Busser, G. W.; Mei, B.; Muhler, M. ChemSusChem 2012, 5, 2200-2206 10.1002/cssc.201200374
31. Dionigi, F.; Vesborg, P. C. K.; Pedersen, T.; Hansen, O.; Dahl, S.; Xiong, A.; Maeda, K.; Domen, K.; Chorkendorff, I. J. Catal. 2012, 292, 26-31 10.1016/j.jcat.2012.03.021
32. Vesborg, P. C. K.; Chorkendorff, I.; Brock-Nannestad, T.; Dethlefsen, J. R.; Bendix, J. Rev. Sci. Instrum. 2011, 82, 096102-3 10.1063/1.3639128
33. Ravel, B.; Newville, M. J. Synchrotron Radiat. 2005, 12, 537-541 10.1107/S0909049505012719
34. Bauer, M.; Kauf, T.; Christoffers, J.; Bertagnolli, H. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 2664-2670 10.1039/b501204j
35. Ertel, T.; Bertagnolli, H.; Hückmann, S.; Kolb, U.; Peter, D. Appl. Spectrosc. 1992, 46, 690-698 10.1366/0003702924125069
36. Newville, M. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 322-324 10.1107/S0909049500016964
37. Newville, M.; Liviņš, P.; Yacoby, Y.; Rehr, J.; Stern, E. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1993, 47, 14126-14131 10.1103/PhysRevB.47.14126
38. Binsted, N.; Hasnain, S. S. J. Synchrotron Radiat. 1996, 3, 185-196 10.1107/S0909049596005651
39. Wachs, I. E.; Phivilay, S. P.; Roberts, C. A. ACS Catal. 2013, 3, 2606-2611 10.1021/cs4005979
40. Kato, H.; Asakura, K.; Kudo, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3082-3089 10.1021/ja027751g
41. Ran, J.; Zhang, J.; Yu, J.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7787-7812 10.1039/C3CS60425J
42. Maeda, K.; Teramura, K.; Saito, N.; Inoue, Y.; Domen, K. J. Catal. 2006, 243, 303-308 10.1016/j.jcat.2006.07.023
43. Sakata, Y.; Matsuda, Y.; Nakagawa, T.; Yasunaga, R.; Imamura, H.; Teramura, K. ChemSusChem 2011, 4, 181-184 10.1002/cssc.201000258
44. Gu, J.; Yan, Y.; Krizan, J. W.; Gibson, Q. D.; Detweiler, Z. M.; Cava, R. J.; Bocarsly, A. B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 830-833 10.1021/ja408876k
45. Dieterle, M.; Weinberg, G.; Mestl, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 812-821 10.1039/b107012f
46. Bauer, M.; Heusel, G.; Mangold, S.; Bertagnolli, H. J. Synchrotron Radiat. 2010, 17, 273-279 10.1107/S0909049509054910
47. Conrad, F.; Bauer, M.; Weyeneth, S.; Zhou, Y.; Hametner, K.; Günther, D.; Patzke, G. R. Solid State Sci. 2013, 24, 125-132 10.1016/j.solidstatesciences.2013.06.016
48. Conrad, F.; Bauer, M.; Sheptyakov, D.; Weyeneth, S.; Jaeger, D.; Hametner, K.; Car, P.-E.; Patscheider, J.; Günther, D.; Patzke, G. R. RSC Adv. 2012, 2, 3076-3082 10.1039/c2ra20169k
49. Kirfel, A.; Eichhorn, K. Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Crystallogr. 1990, 46, 271-284 10.1107/S0108767389012596
50. Ene, A. B.; Bauer, M.; Archipov, T.; Roduner, E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 6520-6531 10.1039/c000750a
51. Vesborg, P. C. K.; Olsen, J. L.; Henriksen, T. R.; Chorkendorff, I.; Hansen, O. Chem.-Eng. J. 2010, 160, 738-741 10.1016/j.cej.2010.03.083
52. Vesborg, P. C. K.; In, S.; Olsen, J. L.; Henriksen, T. R.; Abrams, B. L.; Hou, Y.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Hansen, O.; Chorkendorff, I. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 11162-11168 10.1021/jp100552x
53. Dionigi, F.; Vesborg, P. C. K.; Pedersen, T.; Hansen, O.; Dahl, S.; Xiong, A.; Maeda, K.; Domen, K.; Chorkendorff, I. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2937-2942 10.1039/c1ee01242h
54. Sakata, Y.; Matsuda, Y.; Yanagida, T.; Hirata, K.; Imamura, H.; Teramura, K. Catal. Lett. 2008, 125, 22-26 10.1007/s10562-008-9557-7
55. Yang, L.; Zhong, D.; Zhang, J.; Yan, Z.; Ge, S.; Du, P.; Jiang, J.; Sun, D.; Wu, X.; Fan, Z.; Dayeh, S. a; Xiang, B. ACS Nano 2014, 8, 6979-6985 10.1021/nn501807y
56. Furukawa, S.; Tsukio, D.; Shishido, T.; Teramura, K.; Tanaka, T. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 12181-12186 10.1021/jp303625m
57. Paracchino, A.; Mathews, N.; Hisatomi, T.; Stefik, M.; Tilley, S. D.; Grätzel, M. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8673-8681 10.1039/c2ee22063f
58. Zhang, P.; Shi, Y.; Chi, M.; Park, J.-N.; Stucky, G. D.; McFarland, E. W.; Gao, L. Nanotechnology 2013, 24, 345704-345704-8 10.1088/0957-4484/24/34/345704
59. Marimuthu, A.; Zhang, J.; Linic, S. Science 2013, 339, 1590-1593 10.1126/science.1231631
60. Ma, Y.; Zhou, X.; Ma, Q.; Litke, A.; Liu, P.; Zhang, Y.; Li, C.; Hensen, E. J. M. Catal. Lett. 2014, 144, 1487-1493 10.1007/s10562-014-1318-1
61. Xiong, D.; Xu, Z.; Zeng, X.; Zhang, W.; Chen, W.; Xu, X.; Wang, M.; Cheng, Y.-B. J. Mater. Chem. 2012, 22, 24760-24768 10.1039/c2jm35101c