High Throughput Discovery of Solar Fuels Photoanodes in the CuO-V2O5 System

Advanced Energy Materials

Volumn 5, Issue 22, 2015, Pages

  Zhou, Lan ^a   Yan, Qimin ^b,c   Shinde, Aniketa ^a   Guevarra, Dan ^a   Newhouse, Paul F ^a   Becerra Stasiewicz, Natalie ^a   Chatman, Shawn M ^a   Haber, Joel A ^a   Neaton, Jeffrey B ^b,c,d   Gregoire, John M ^a  

^a CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^d Kavli Nanoscience Institute   (United States)

Author keywords

copper vanadate; density functional theory calculations; high throughput experimentation; photo electrochemistry; solar fuels

Indexed keywords

COPPER OXIDES; ELECTROCHEMISTRY; ELECTROLYTES; ELECTRONIC STRUCTURE; ENERGY GAP; FUELS; OXYGEN; OXYGEN EVOLUTION REACTION; STRATEGIC MATERIALS; VANADIUM PENTOXIDE;

COPPER VANADATE; ELECTRONIC STRUCTURE CALCULATIONS; HIGH THROUGHPUT EXPERIMENTATION; OXYGEN EVOLUTION REACTION (OER); PHOTO-ELECTROCHEMISTRY; PHOTOELECTROCHEMICAL PROPERTIES; SOLAR FUELS; STRUCTURE PROPERTY RELATIONSHIPS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84948576769     PISSN: 16146832     EISSN: 16146840     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/aenm.201500968     Document Type: Article

References (71)

1. a) 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;
2. b) H.-J. Lewerenz, L. Peter, Photoelectrochemical Water Splitting, The Royal Society of Chemistry, Cambridge, UK, 2013;
3. c) S. Hu, C. Xiang, S. Haussener, A. D. Berger, N. S. Lewis, Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2984.
4. S. Haussener, C. Xiang, J. M. Spurgeon, S. Ardo, N. S. Lewis, A. Z. Weber, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9922.
5. F. E. Osterloh, Chem. Mater. 2008, 20, 35.
6. S. J. A. Moniz, S. A. Shevlin, D. J. Martin, Z.-X. Guo, J. Tang, Energy Environ. Sci. 2015, 8, 731.
7. Y. Park, K. J. McDonald, K.-S. Choi, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2321.
8. Z.-F. Huang, L. Pan, J.-J. Zou, X. Zhang, L. Wang, Nanoscale 2014, 6, 14044.
9. 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.
10. Q. Yan, G. Li, P. F. Newhouse, J. Yu, K. A. Persson, J. M. Gregoire, J. B. Neaton, Adv. Energy Mater. 2015, 5, 1401840.
11. M. Pavan, S. Rühle, A. Ginsburg, D. A. Keller, H.-N. Barad, P. M. Sberna, D. Nunes, R. Martins, A. Y. Anderson, A. Zaban, E. Fortunato, Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2015, 132, 549.
12. M. Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, National Association of Corrosion Engineers, Houston, TX 1974.
13. P. Fleury, C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. C 1966, 263, 1375.
14. C. Brisi, A. Molinari, Ann. Chim. 1958, 48, 263.
15. P. D. Robinson, J. M. Hughes, M. L. Malinconico, Am. Mineral. 1987, 72, 397.
16. J. M. Hughes, B. S. Christian, L. W. Finger, L. L. Malinconico, J. Volcanol. Geotherm. Res. 1987, 33, 183.
17. L. W. Finger, Am. Mineral. 1985, 70, 197.
18. M. E. Zelenski, N. V. Zubkova, I. V. Pekov, M. M. Boldyreva, D. Yu. Pushcharovsky, A. N. Nekrasov, Eur. J. Mineral. 2011, 23, 475.
19. D. P. Birnie, J. D. Weinberg, D. G. Swanson, J. Mater. Res. 1992, 7, 741.
20. a) T. Kawada, T. Tajiri, H. Yamashita, M. Machida, Catal. Sci. Technol. 2014, 4, 780;
21. b) M. Machida, Y. Miyazaki, Y. Matsunaga, K. Ikeue, Chem. Commun. 2011, 47, 9591;
22. c) T. Kawada, S. Hinokuma, M. Machida, Catal. Today 2015, 242, 268;
23. d) A. V. Salker, D. K. Chakrabarty, H. V. Keer, J. Indian Chem. Soc. 1995, 72, 49.
24. S. Zhang, Y. Sun, C. Li, L. Ci, Solid State Sci. 2013, 25, 15.
25. T. Hillel, Y. Ein-Eli, J. Power Sources 2013, 229, 112.
26. B. V. Slobodin, R. F. Samigullina, Inorg. Mater. 2010, 46, 196.
27. G. M. Clark, R. Garlick, J. Inorg. Nucl. Chem. 1978, 40, 1347.
28. R. D. Shannon, C. Calvo, Can. J. Chem. 1972, 50, 3944.
29. P. J. Coing-Boyat, Acta Cryst. 1982, B38, 1546.
30. N. S. Rao, O. G. Palanna, Bull. Mater. Sci. 1993, 16, 261.
31. A. Kudo, K. Ueda, H. Kato, I. Mikami, Catal. Lett. 1998, 53, 229.
32. W. Min, Q. Liu, Adv. Mater. Res. 2011, 236, 1675.
33. J. A. Seabold, N. R. Neale, Chem. Mater. 2015, 27, 1005.
34. M. L. Green, I. Takeuchi, J. R. Hattrick-Simpers, J. Appl. Phys. 2013, 113, 53.
35. a) H. Koinuma, I. Takeuchi, Nat. Mater. 2004, 3, 429;
36. b) J. C. Zhao, Prog. Mater. Sci. 2006, 51, 557.
37. S. S. Mao, Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2011, 105, 283.
38. a) T. H. Muster, A. Trinchi, T. A. Markley, D. Lau, P. Martin, A. Bradbury, A. Bendavid, S. Dligatch, Electrochim. Acta 2011, 56, 9679;
39. b) M. Woodhouse, B. A. Parkinson, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 197.
40. a) J. E. Katz, T. R. Gingrich, E. A. Santori, N. S. Lewis, Energy Environ. Sci. 2009, 2, 103;
41. b) S. P. Berglund, H. C. Lee, P. D. Nunez, A. J. Bard, C. B. Mullins, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 4554;
42. c) M. L. Hoarfrost, R. A. Segalman, Macromolecules 2011, 44, 5281;
43. d) J. S. Jang, J. Lee, H. Ye, F. R. F. Fan, A. J. Bard, J. Phys. Chem. C 2009, 113, 6719;
44. e) T. F. Jaramillo, S. H. Baeck, A. Kleiman-Shwarsctein, K. S. Choi, G. D. Stucky, E. W. McFarland, J. Comb. Chem. 2005, 7, 264;
45. f) T. F. Jaramillo, S. H. Baeck, A. Kleiman-Shwarsctein, E. W. McFarland, Macromol. Rapid Commun. 2004, 25, 297;
46. g) C. P. Jiang, R. L. Wang, B. A. Parkinson, ACS Comb. Sci. 2013, 15, 639;
47. h) J. W. Lee, H. C. Ye, S. L. Pan, A. J. Bard, Anal. Chem. 2008, 80, 7445;
48. i) G. J. Liu, A. J. Bard, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17509;
49. j) M. Woodhouse, G. S. Herman, B. A. Parkinson, Chem. Mater. 2005, 17, 4318;
50. k) M. Woodhouse, B. A. Parkinson, Chem. Mater. 2008, 20, 2495;
51. l) H. Ye, J. Lee, J. S. Jang, A. J. Bard, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13322;
52. m) J. M. Gregoire, M. E. Tague, S. Cahen, S. Khan, H. C. D. Abruña, F. J. DiSalvo, R. B. van Dover, Chem. Mater. 2009, 22, 1080.
53. S. K. Suram, L. Zhou, N. Becerra-Stasiewicz, K. Kan, R. J. Jones, B. M. Kendrick, J. M. Gregoire, Rev. Sci. Instrum. 2015, 86, 033904.
54. J. M. Gregoire, C. Xiang, X. Liu, M. Marcin, J. Jin, Rev. Sci. Instrum. 2013, 84, 024102.
55. B. V. Slobodin, L. L. Surat, R. F. Samigullina, Russ. J. Inorg. Chem. 2009, 54, 857.
56. T. H. Jeon, W. Choi, H. Park, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 21392.
57. S. K. Pilli, T. E. Furtak, L. D. Brown, T. G. Deutsch, J. A. Turner, A. M. Herring, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 5028.
58. S. P. Berglund, A. J. E. Rettie, S. Hoang, C. B. Mullins, Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 7065.
59. K. Sayama, N. Wang, Y. Miseki, H. Kusama, N. Onozawa-Komatsuzaki, H. Sugihara, Chem. Lett. 2010, 39, 17.
60. K. I. Kugel', D. I. Khomski, Sov. Phys. Usp. 1982, 25, 231.
61. A. A. Tsirlin, O. Janson, H. Rosner, Phys. Rev. B 2010, 82, 144416.
62. M. A. Brown, J. M. Hughes, Neues Jahrb. Mineral., Monatsh. 1989, 1989, 41.
63. D. Mercurio-Lavaud, B. Frit, Acta Crystallogr., Sect. B 1973, 29, 2737.
64. A. Jain, S. P. Ong, G. Hautier, W. Chen, W. D. Richards, S. Dacek, S. Cholia, D. Gunter, D. Skinner, G. Ceder, K. A. Persson, APL Mater. 2013, 1, 011002.
65. S. Mitrovic, E. W. Cornell, M. R. Marcin, R. J. R. Jones, P. F. Newhouse, S. K. Suram, J. Jin, J. M. Gregoire, Rev. Sci. Instrum. 2015, 86, 013904.
66. G. Kresse, J. Furthmuller, Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15.
67. P. E. Blochl, Phys. Rev. B 1994, 50, 17953.
68. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
69. a) V. I. Anisimov, J. Zaanen, O. K. Andersen, Phys. Rev. B 1991, 44, 943;
70. b) M. Yashima, R. O. Suzuki, Phys. Rev. B 2009, 79, 125201.
71. L. Wang, T. Maxisch, G. Ceder, Phys. Rev. B 2006, 73, 195107.