Enhanced Driving Force and Charge Separation Efficiency of Protonated g-C3N4 for Photocatalytic O2 Evolution

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 11, 2015, Pages 6973-6979

  Ye, Chen ^a   Li, Jia Xin ^a   Li, Zhi Jun ^a   Li, Xu Bing ^a   Fan, Xiang Bing ^a   Zhang, Li Ping ^a   Chen, Bin ^a   Tung, Chen Ho ^a   Wu, Li Zhu ^a  

^a TECHNICAL INSTITUTE OF PHYSICS AND CHEMISTRY   (China)

Author keywords

band structure; charge separation efficiency; g C3N4; photocatalytic water oxidation; protonation

Indexed keywords

BAND STRUCTURE; EFFICIENCY; HETEROJUNCTIONS; LASER SPECTROSCOPY; OXIDATION; PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY; PROTONATION; SEPARATION; X RAY PHOTOELECTRON SPECTROSCOPY;

CATALYTIC ABILITY; CHARGE SEPARATIONS; G-C3N4; POLYMERIC SEMICONDUCTORS; PROVIDE GUIDANCES; TIME-RESOLVED SPECTROSCOPY; WATER OXIDATION; X RAY PHOTOELECTRON SPECTRA;

CATALYTIC OXIDATION;

EID: 84946837998     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b02185     Document Type: Article

References (65)

1. Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37-38 10.1038/238037a0
2. Wang, X.; Maeda, K.; Thomas, A.; Takanabe, K.; Xin, G.; Carlsson, J. M.; Domen, K.; Antonietti, M. Nat. Mater. 2009, 8, 76-80 10.1038/nmat2317
3. Zhang, J.; Sun, J.; Maeda, K.; Domen, K.; Liu, P.; Antonietti, M.; Fu, X.; Wang, X. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 675-678 10.1039/C0EE00418A
4. Zhang, J.; Chen, Y.; Wang, X. Energy Environ. Sci. 2015, 10.1039/C5EE01895A
5. Shalom, M.; Guttentag, M.; Fettkenhauer, C.; Inal, S.; Neher, D.; Llobet, A.; Antonietti, M. Chem. Mater. 2014, 26, 5812-5818 10.1021/cm503258z
6. Caputo, C. A.; Gross, M. A.; Lau, V. W.; Cavazza, C.; Lotsch, B. V.; Reisner, E. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 11538-11542 10.1002/anie.201406811
7. Zhang, G.; Zang, S.; Wang, X. ACS Catal. 2015, 5, 941-947 10.1021/cs502002u
8. Martin, D. J.; Reardon, P. J. T.; Moniz, S. J. A.; Tang, J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 12568-12571 10.1021/ja506386e
9. Hou, Y.; Zuo, F.; Dagg, A. P.; Liu, J.; Feng, P. Adv. Mater. 2014, 26, 5043-5049 10.1002/adma.201401032
10. Liu, J.; Liu, Y.; Liu, N.; Han, Y.; Zhang, X.; Huang, H.; Lifshitz, Y.; Lee, S.-T.; Zhong, J.; Kang, Z. Science 2015, 347, 970-974 10.1126/science.aaa3145
11. Zhang, J.; Zhang, M.; Yang, C.; Wang, X. Adv. Mater. 2014, 26, 4121-4126 10.1002/adma.201400573
12. Cao, S.; Low, J.; Yu, J.; Jaroniec, M. Adv. Mater. 2015, 27, 2150-2176 10.1002/adma.201500033
13. Chen, X.; Jun, Y.-S.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Domen, K.; Fu, X.; Antonietti, M.; Wang, X. Chem. Mater. 2009, 21, 4093-4095 10.1021/cm902130z
14. Yang, S.; Gong, Y.; Zhang, J.; Zhan, L.; Ma, L.; Fang, Z.; Vajtai, R.; Wang, X.; Ajayan, P. M. Adv. Mater. 2013, 25, 2452-2456 10.1002/adma.201204453
15. Zhang, J.; Chen, X.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Domen, K.; Epping, J. D.; Fu, X.; Antonietti, M.; Wang, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 441-444 10.1002/anie.200903886
16. Chu, S.; Wang, Y.; Guo, Y.; Feng, J.; Wang, C.; Luo, W.; Fan, X.; Zou, Z. ACS Catal. 2013, 3, 912-919 10.1021/cs4000624
17. Bhunia, M. K.; Yamauchi, K.; Takanabe, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 11001-11005 10.1002/anie.201405161
18. Liu, G.; Niu, P.; Sun, C.; Smith, S. C.; Chen, Z.; Lu, G. Q.; Cheng, H.-M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11642-11648 10.1021/ja103798k
19. Niu, P.; Yin, L.-C.; Yang, Y.-Q.; Liu, G.; Cheng, H.-M. Adv. Mater. 2014, 26, 8046-8052 10.1002/adma.201404057
20. Zhang, Y.; Pan, Q.; Chai, G.; Liang, M.; Dong, G.; Zhang, Q.; Qiu, J. Sci. Rep. 2013, 3, 1943-1948 10.1038/srep01943
21. Zhang, H.; Yu, A. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 11628-11635 10.1021/jp503477x
22. Zhang, Y.; Thomas, A.; Antonietti, M.; Wang, X. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 50-51 10.1021/ja808329f
23. Zhang, J.; Zhang, M.; Lin, L.; Wang, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 6297-6301 10.1002/anie.201501001
24. Xu, K.; Li, X.; Chen, P.; Zhou, D.; Wu, C.; Guo, Y.; Zhang, L.; Zhao, J.; Wu, X.; Xie, Y. Chem. Sci. 2015, 6, 283-287 10.1039/C4SC02576H
25. Ma, T. Y.; Tang, Y.; Dai, S.; Qiao, S. Z. Small 2014, 10, 2382-2389 10.1002/smll.201303827
26. Cheng, F.; Wang, H.; Dong, X. Chem. Commun. 2015, 51, 7176-7179 10.1039/C5CC01035G
27. Martin, D. J.; Qiu, K.; Shevlin, S. A.; Handoko, A. D.; Chen, X.; Guo, Z.; Tang, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 9240-9245 10.1002/anie.201403375
28. Zhang, J.; Grzelczak, M.; Hou, Y.; Maeda, K.; Domen, K.; Fu, X.; Antonietti, M.; Wang, X. Chem. Sci. 2012, 3, 443-446 10.1039/C1SC00644D
29. Steinmiller, E. M. P.; Choi, K.-S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 20633-20636 10.1073/pnas.0910203106
30. Wang, Y.; Di, Y.; Antonietti, M.; Li, H.; Chen, X.; Wang, X. Chem. Mater. 2010, 22, 5119-5121 10.1021/cm1019102
31. Du, X.; Zou, G.; Wang, Z.; Wang, X. Nanoscale 2015, 7, 8701-8706 10.1039/C5NR00665A
32. Zheng, Y.; Lin, L.; Ye, X.; Guo, F.; Wang, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 11926-11930 10.1002/anie.201407319
33. Lau, V. W.-h.; Mesch, M. B.; Duppel, V.; Blum, V.; Senker, J.; Lotsch, B. V. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1064-1072 10.1021/ja511802c
34. Jun, Y.-S.; Hong, W. H.; Antonietti, M.; Thomas, A. Adv. Mater. 2009, 21, 4270-4274 10.1002/adma.200803500
35. Yan, S. C.; Li, Z. S.; Zou, Z. G. Langmuir 2009, 25, 10397-10401 10.1021/la900923z
36. Thomas, A.; Fischer, A.; Goettmann, F.; Antonietti, M.; Muller, J.-O.; Schlogl, R.; Carlsson, J. M. J. Mater. Chem. 2008, 18, 4893-4908 10.1039/b800274f
37. Wu, P.; Wang, J.; Zhao, J.; Guo, L.; Osterloh, F. E. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 20338-20344 10.1039/C4TA04100C
38. Hou, J.; Cheng, H.; Takeda, O.; Zhu, H. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 1348-1357 10.1039/C4EE03707C
39. Jorge, A. B.; Martin, D. J.; Dhanoa, M. T. S.; Rahman, A. S.; Makwana, N.; Tang, J.; Sella, A.; Corà, F.; Firth, S.; Darr, J. A.; McMillan, P. F. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 7178-7185 10.1021/jp4009338
40. Chen, Y.; Wang, B.; Lin, S.; Zhang, Y.; Wang, X. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 29981-29989 10.1021/jp510187c
41. Hill, J. C.; Choi, K.-S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 7612-7620 10.1021/jp209909b
42. Liang, C.; Hong, K.; Guiochon, G. A.; Mays, J. W.; Dai, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 5785-5789 10.1002/anie.200461051
43. Kuo, C.-H.; Mosa, I. M.; Poyraz, A. S.; Biswas, S.; El-Sawy, A. M.; Song, W.; Luo, Z.; Chen, S.-Y.; Rusling, J. F.; He, J.; Suib, S. L. ACS Catal. 2015, 5, 1693-1699 10.1021/cs501739e
44. Duan, J.; Chen, S.; Jaroniec, M.; Qiao, S. Z. ACS Nano 2015, 9, 931-940 10.1021/nn506701x
45. Wang, X.; Feng, Z.; Shi, J.; Jia, G.; Shen, S.; Zhou, J.; Li, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 7083-7090 10.1039/b925277k
46. Shi, H.; Chen, G.; Zhang, C.; Zou, Z. ACS Catal. 2014, 4, 3637-3643 10.1021/cs500848f
47. Niu, P.; Liu, G.; Cheng, H.-M. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 11013-11018 10.1021/jp301026y
48. Zhang, X.; Peng, T.; Yu, L.; Li, R.; Li, Q.; Li, Z. ACS Catal. 2015, 5, 504-510 10.1021/cs5016468
49. Ge, L.; Zuo, F.; Liu, J.; Ma, Q.; Wang, C.; Sun, D.; Bartels, L.; Feng, P. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 13708-13714 10.1021/jp3041692
50. Ong, W.-J.; Putri, L. K.; Tan, L.-L.; Chai, S.-P.; Yong, S.-T. Appl. Catal., B 2016, 180, 530-543 10.1016/j.apcatb.2015.06.053
51. Jiang, D.; Li, J.; Xing, C.; Zhang, Z.; Meng, S.; Chen, M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 19234-19242 10.1021/acsami.5b05118
52. Nelson, J.; Haque, S. A.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2001, 63, 205321 10.1103/PhysRevB.63.205321
53. Hong, X.; Kim, J.; Shi, S.-F.; Zhang, Y.; Jin, C.; Sun, Y.; Tongay, S.; Wu, J.; Zhang, Y.; Wang, F. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 682-686 10.1038/nnano.2014.167
54. Cowan, A. J.; Barnett, C. J.; Pendlebury, S. R.; Barroso, M.; Sivula, K.; Grätzel, M.; Durrant, J. R.; Klug, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10134-10140 10.1021/ja200800t
55. Furube, A.; Wang, Z.-S.; Sunahara, K.; Hara, K.; Katoh, R.; Tachiya, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6614-6615 10.1021/ja910934y
56. Pendlebury, S. R.; Wang, X.; Le Formal, F.; Cornuz, M.; Kafizas, A.; Tilley, S. D.; Grätzel, M.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9854-9857 10.1021/ja504473e
57. Barroso, M.; Mesa, C. A.; Pendlebury, S. R.; Cowan, A. J.; Hisatomi, T.; Sivula, K.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15640-15645 10.1073/pnas.1118326109
58. Barroso, M.; Cowan, A. J.; Pendlebury, S. R.; Grätzel, M.; Klug, D. R.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14868-14871 10.1021/ja205325v
59. Baldoví, H. G.; Ferrer, B.; álvaro, M.; García, H. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 9275-9282 10.1021/jp5018345
60. Barroso, M.; Pendlebury, S. R.; Cowan, A. J.; Durrant, J. R. Chem. Sci. 2013, 4, 2724-2734 10.1039/c3sc50496d
61. Pendlebury, S. R.; Cowan, A. J.; Barroso, M.; Sivula, K.; Ye, J.; Gratzel, M.; Klug, D. R.; Tang, J.; Durrant, J. R. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6304-6312 10.1039/C1EE02567H
62. Yoshihara, T.; Katoh, R.; Furube, A.; Tamaki, Y.; Murai, M.; Hara, K.; Murata, S.; Arakawa, H.; Tachiya, M. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3817-3823 10.1021/jp031305d
63. Tang, J.; Durrant, J. R.; Klug, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13885-13891 10.1021/ja8034637
64. Singh, R. B.; Matsuzaki, H.; Suzuki, Y.; Seki, K.; Minegishi, T.; Hisatomi, T.; Domen, K.; Furube, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 17324-17331 10.1021/ja5102823
65. Yamakata, A.; Kawaguchi, M.; Nishimura, N.; Minegishi, T.; Kubota, J.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 23897-23906 10.1021/jp508233z