Bandgap Tunability in Sb-Alloyed BiVO4 Quaternary Oxides as Visible Light Absorbers for Solar Fuel Applications

Advanced Materials

Volumn 27, Issue 42, 2015, Pages 6733-6740

  Loiudice, Anna ^a   Ma, Jie ^a   Drisdell, Walter S ^a   Mattox, Tracy M ^a   Cooper, Jason K ^a   Thao, Timothy ^a   Giannini, Cinzia ^b   Yano, Junko ^a   Wang, Lin Wang ^a   Sharp, Ian D ^a   Buonsanti, Raffaella ^a  

^a LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^b CNR   (Italy)

Author keywords

colloidal synthesis; light absorbers; materials discovery; quaternary oxides; solar energy conversion

Indexed keywords

CALCULATIONS; ENERGY CONVERSION; ENERGY GAP; LIGHT; SOLAR ENERGY;

COLLOIDAL SYNTHESIS; COMPOSITIONAL RANGE; COMPOSITIONAL TUNING; FIRST-PRINCIPLES CALCULATION; LIGHT ABSORBERS; MICROSTRUCTURE CONTROL; QUATERNARY OXIDES; SYNTHETIC APPROACH;

SOLAR ABSORBERS;

ALLOY; ANTIMONY; BISMUTH; BISMUTH VANADIUM TETRAOXIDE; VANADIC ACID;

CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; LIGHT; OXIDATION REDUCTION REACTION; PHOTOCHEMISTRY; RADIATION RESPONSE; SOLAR ENERGY; SPECTROSCOPY; X RAY DIFFRACTION;

ALLOYS; ANTIMONY; BISMUTH; LIGHT; MODELS, CHEMICAL; OXIDATION-REDUCTION; PHOTOCHEMICAL PROCESSES; SOLAR ENERGY; SPECTRUM ANALYSIS; VANADATES; X-RAY DIFFRACTION;

EID: 84946606367     PISSN: 09359648     EISSN: 15214095     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adma.201502361     Document Type: Article

References (46)

1. B. A. Pinaud, J. D. Benck, L. C. Seitz, A. J. Forman, Z. Chen, T. G. Deutsch, B. D. James, K. N. Baum, G. N. Baum, S. Ardo, H. Wang, E. Miller, T. F. Jaramillo, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1983.
2. S. Hu, C. Xiang, S. Haussener, A. D. Berger, N. S. Lewis, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2984.
3. H.-P. Wang, K. Sun, S. Y. Noh, A. Kargar, M.-L. Tsai, M.-Y. Huang, D. Wang, J.-H. He, Nano Lett. 2015, DOI: 10.1021/nl5041463.
4. 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.
5. S. Hu, M. R. Shaner, J. A. Beardslee, M. Lichterman, B. S. Brunschwig, N. S. Lewis, Science 2014, 344, 1005.
6. 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.
7. B. Mei, A. A. Permyakova, R. Frydendal, D. Bae, T. Pedersen, P. Malacrida, O. Hansen, I. E. L. Stephens, P. C. K. Vesborg, B. Seger, I. Chorkendorff, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 3456.
8. K. Sun, F. H. Saadi, M. F. Lichterman, W. G. Hale, H.-P. Wange, X. Zhou, N. T. Plymale, S. T. Omelchenko, J.-H. He, K. M. Papadantonakis, B. S. Brunschwig, N. S. Lewis, Proc. Natl. Acad. Sci USA. 2015, 112, 3612.
9. K. Sivula, J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1624.
10. T. W. Kim, K.-S. Choi, Science 2014, 343, 2014.
11. Y. Park, K. J. McDonald, K.-S. Choi, Chem. Rev. 2013, 42, 2321.
12. F. F. Abdi, L. Han, A. H. Smets, M. Zeman, B. Dam, R. van de Krol, Nat. Commun. 2013, 4, 2195.
13. L. Chen, F. M. Toma, J. K. Cooper, A. Lyon, Y. Lin, I. D. Sharp, J. W. Ager, ChemSusChem 2015, 8, 1066.
14. C. Jiang, R. Wang, B. A. Parkinson, ACS Comb. Sci. 2013, 15, 639.
15. J. K. Cooper, S. Gul, F. M. Toma, L. Chen, P.-A. Glans, J. Guo, J. W. Ager, J. Yano, I. D. Sharp, Chem. Mater. 2014, 26, 5365.
16. J. Ma, L.-W. Wang, Appl. Phys. Lett. 2014, 105, 172102.
17. H. Liu, R. Nakamura, Y. Nakato, ChemPhysChem 2005, 6, 2499.
18. D. Kang, Y. Park, J. C. Hill, K.-S. Choi, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 2994.
19. J. A. Seabold, N. R. Neale, Chem. Mater. 2015, 27, 1005.
20. F. Amano, A. Yamakata, K. Nogami, M. Osawa, B. Ohtani, J. Phys. Chem. C 2011, 115, 16598.
21. I.-S. Cho, C. H. Kwak, D. W. Kim, S. Lee, K. S. Hong, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 10647.
22. J. Ye, Z. Zou, M. Oshikiri, A. Matsushita, M. Shimoda, M. Imai, T. Shishido, Chem. Phys. Lett. 2002, 356, 221.
23. Q. Yan, G. Li, P. F. Newhouse, J. Yu, K. A. Persson, J. M. Gregoire, J. B. Neaton, Adv. Energy Mater. 2015, DOI: 10.1002/aenm.201401840.
24. Z. Chen, T. J. Jaramillo, T. G. Deutsch, A. Kleiman-Shwarsctein, A. J. Forman, N. Gaillard, R. Garland, K. Takanabe, C. Heske, M. Sunkara, E. W. McFarland, K. Domen, E. L. Miller, J. A. Turner, H. N. Dinh, J. Mater. Res. 2010, 25, 3.
25. Handbook of Chemistry and Physics, 95th ed., (Ed:, W. M. Haynes,), CRC, Boca Raton, FL 2014.
26. S. Kronholz, S. Rathgeber, S. Karthäuser, H. Kohlstedt, S. Clemens, T. Schneller, Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 2346.
27. I. Bretos, R. Jiménez, A. Wu, A. I. Kingon, P. M. Vilarinho, M. L. Calzada, Adv. Mater. 2014, 26, 1405.
28. H. Zhang, J. S. Son, J. Jang, J. S. Lee, W. L. Ong, J. A. Malen, D. V. Talapin, ACS Nano 2013, 7, 10296.
29. J. K. Cooper, S. Gul, F. M. Toma, L. Chen, Y.-S. Liu, J. Guo, J. W. Ager, J. Yano, I. D. Sharp, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 2969.
30. I. Vurgaftman, J. R. Meyer, Appl. Phys. Rev. 2001, 89, 5815.
31. S.-H. Wie, A. Zunger, Phys. Rev. Lett. 1996, 76, 664.
32. X. Shi, I. Y. Choi, K. Zhang, J. Kwon, D. Y. Kim, J. K. Lee, S. H. Oh, J. K. Kim, J. H. Park, Nat. Commun. 2014, 5, 4775.
33. S. G. Kwon, T. Hyeon, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1696.
34. M. R. Buck, R. E. Schaak, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 2.
35. C. Kim, P. J. Phillips, L. Xu, A. Dong, R. Buonsanti, R. F. Klie, J. Cabana, Chem. Mater. 2015, 27, 394.
36. S. D. Lounis, E. L. Runnerstrom, A. Llordés, D. J. Milliron, J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1564.
37. A. Getsoian, Z. Zhai, A. T. Bell, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13684.
38. I. Bretos, R. Jimenez, D. Perez-Mezcua, N. Salzar, J. Ricote, M. L. Calzada, Adv. Mater. 2015, 27, 2608.
39. Y. Wu, P. Lazic, G. Hautier, K. Persson, G. Ceder, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 157.
40. R. Gautier, X. Zhang, L. Hu, L. Yu, Y. Lin, T. O. L. Sunde, D. Chon, K. R. Poeppelmeier, A. Zunger, Nat. Chem. 2015, 7, 308.
41. A. Walsh, Nat. Chem. 2015, 7, 274.
42. W. Kohn, L. J. Sham, Phys. Rev. 1965, 140, A1133.
43. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
44. G. Kresse, J. Furthmuller, Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
45. G. Kresse, D. Joubert, Phys. Rev. B 1999, 59, 1758.
46. A. Zunger, S.-H. Wei, L. Ferreira, J. Bernard, Phys. Rev. Lett. 1990, 65, 353.