Plasmon-Induced Water Splitting Using Metallic-Nanoparticle-Loaded Photocatalysts and Photoelectrodes

ChemPhysChem

Volumn 17, Issue 2, 2016, Pages 199-215

  Ueno, Kosei ^a   Oshikiri, Tomoya ^a   Misawa, Hiroaki ^a,b  

^a HOKKAIDO UNIVERSITY   (Japan)

^b NATIONAL CHIAO TUNG UNIVERSITY   (Taiwan)

Author keywords

artificial photosynthesis; gold nanoparticles; localized surface plasmon resonance; titanium dioxide; water splitting

Indexed keywords

EID: 84956590466     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.201500761     Document Type: Article

References (99)

1. M. Graetzel, Acc. Chem. Res. 1981, 14, 376-384;
2. A. J. Bard, M. A. Fox, Acc. Chem. Res. 1995, 28, 141-145;
3. D. Gust, T. A. Moore, A. L. Moore, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1890-1898;
4. Y. Tachibana, L. Vayssieres, J. R. Durrant, Nat. Photonics 2012, 6, 511-518.
5. G. N. Schrauzer, T. D. Guth, J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 7189-7193;
6. P. L. Yue, F. Khan, L. Rizzuti, Chem. Eng. Sci. 1983, 38, 1893-1900;
7. O. Rusina, A. Eremenko, G. Frank, H. P. Strunk, H. Kisch, Angew. Chem. 2001, 113, 4115-4117;
8. O. Rusina, A. Eremenko, G. Frank, H. P. Strunk, H. Kisch, Angew. Chem. Int. Ed. 2001, 40, 3993-3995;
9. Angew. Chem. 2001, 113, 4115-4117;
10. T. Oshikiri, K. Ueno, H. Misawa, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 9802-9805;
11. Angew. Chem. 2014, 126, 9960-9963.
12. T. Inoue, A. Fujishima, S. Konishi, K. Honda, Nature 1979, 277, 637-638;
13. H. Takeda, K. Koike, H. Inoue, O. Ishitani, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2023-2031;
14. M. R. Hoffmann, J. A. Moss, M. M. Baum, Dalton Trans. 2011, 40, 5151-5158;
15. K. Iizuka, T. Wato, Y. Miseki, K. Saito, A. Kudo, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20863-20868.
16. A. Fujishima, S. Kikuchi, K. Honda, J. Chem. Soc. Jpn. 1969, 2, 108-113;
17. A. Fujishima, K. Honda, Bull. Chem. Soc. Jpn. 1971, 44, 1148-1150;
18. A. Fujishima, K. Honda, Nature 1972, 238, 37-38;
19. K. Nakata, A. Fujishima, J. Photochem. Photobiol. C 2012, 13, 169-189.
20. T. Kawai, T. Sakata, Chem. Phys. Lett. 1980, 72, 87-89;
21. A. Kudo, A. Tanaka, K. Domen, K. Maruya, K. Aika, T. Onishi, J. Catal. 1988, 111, 67-76;
22. K. Domen, J. N. Kondo, M. Hara, T. Takata, Bull. Chem. Soc. Jpn. 2000, 73, 1307-1331;
23. M. Kitano, M. Hara, J. Mater. Chem. 2010, 20, 627-641.
24. H. P. Maruska, A. K. Ghosh, Solar Energy 1978, 20, 443-516;
25. H. P. Maruska, A. K. Ghosh, Solar Energy Mater. 1979, 1, 237-247;
26. R. Asahi, T. Morikawa, T. Ohwaki, K. Aoki, Y. Taga, Science 2001, 293, 269-271;
27. J. C. Yu, J. G. Yu, W. K. Ho, Z. T. Jiang, L. Z. Zhang, Chem. Mater. 2002, 14, 3808-3816;
28. A. Kudo, Y. Miseki, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 253-278.
29. W. J. Youngblood, S. H. A. Lee, Y. Kobayashi, E. A. Hernandez-Pagan, P. G. Hoertz, T. A. Moore, A. L. Moore, D. Gust, T. E. Mallouk, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 926-927;
30. W. J. Youngblood, S. H. A. Lee, K. Maeda, T. E. Mallouk, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1966-1973;
31. J. R. Swierk, T. E. Mallouk, Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2357-2387.
32. S. Linic, P. Christopher, D. B. Ingram, Nat. Mater. 2011, 10, 911-921;
33. P. Szymanski, M. A. El-Sayed, Theor. Chem. Acc. 2012, 131, 1202.
34. W. L. Barnes, A. Dereux, T. W. Ebbesen, Nature 2003, 424, 824-830;
35. K. L. Kelly, E. Coronado, L. L. Zhao, G. C. Schatz, J. Phys. Chem. B 2003, 107, 668-677;
36. R. C. Jin, Y. W. Cao, C. A. Mirkin, K. L. Kelly, G. C. Schatz, J. G. Zheng, Science 2001, 294, 1901-1903;
37. K. Ueno, H. Misawa, J. Photochem. Photobiol. C 2013, 15, 31-52.
38. M. Haruta, T. Kobayashi, H. Sano, N. Yamada, Chem. Lett. 1987, 405-408;
39. X. Xie, Y. Li, Z.-Q. Liu, M. Haruta, W. Shen, Nature 2009, 458, 746-749.
40. N. Chandrasekharan, P. V. Kamat, J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10851-10857;
41. V. Subramanian, E. Wolf, P. V. Kamat, J. Phys. Chem. B 2001, 105, 11439-11446.
42. A. Iwase, H. Kato, A. Kudo, Catal. Lett. 2006, 108, 7-10.
43. O. Rosseler, M. V. Shankar, M. K.-L. Du, L. Schmidlin, N. Keller, V. Keller, J. Catal. 2010, 269, 179-190;
44. F. Gärtner, S. Losse, A. Boddien, M.-M. Pohl, S. Denurra, H. Junge, M. Beller, ChemSusChem 2012, 5, 530-533;
45. S. S. Rayalu, D. Jose, M. V. Joshi, P. A. Mangrulkar, K. Shrestha, K. Klabunde, Appl. Catal. B 2013, 142-143, 684-693;
46. E. Liu, L. Kang, Y. Yang, T. Sun, X. Hu, C. Zhu, H. Liu, Q. Wang, X. Li, J. Fan, Nanotechnology 2014, 25, 165401;
47. M. Serra, J. Albero, H. García, ChemPhysChem 2015, 16, 1842-1845.
48. C. Gomes Silva, R. Juárez, T. Marino, R. Molinari, H. García, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 595-602.
49. A. Primo, T. Marino, A. Corma, R. Molinari, H. García, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6930-6933.
50. P. Montes-Navajas, M. Serra, H. García, Catal. Sci. Technol. 2013, 3, 2252-2258.
51. A. Tanaka, S. Sakaguchi, K. Hashimoto, H. Kominami, ACS Catal. 2013, 3, 79-85.
52. Z. Liu, W. Hou, P. Pavaskar, M. Aykol, S. B. Cronin, Nano Lett. 2011, 11, 1111-1116.
53. D. B. Ingram, S. Linic, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5202-5205.
54. H. Wang, T. You, W. Shi, J. Li, L. Guo, J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6490-6494.
55. S. Pany, B. Naik, S. Martha, K. Parida, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 839-846.
56. E. Thimsen, F. L. Formal, M. Grätzel, S. C. Warren, Nano Lett. 2011, 11, 35-43.
57. I. Thomann, B. A. Pinaud, Z. Chen, B. M. Clemens, T. F. Jaramillo, M. L. Brongersma, Nano Lett. 2011, 11, 3440-3446.
58. H. Gao, C. Liu, H. E. Jeong, P. Yang, ACS Nano 2012, 6, 234-240.
59. B. Iandolo, M. Zäch, Aust. J. Chem. 2012, 65, 633-637.
60. J. Wang, S. Pan, M. Chen, D. A. Dixon, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 22060-22068.
61. J. Li, S. K. Cushing, P. Zheng, F. Meng, D. Chu, N. Wu, Nat. Commun. 2013, 4, 2651.
62. S. Ramadurgam, T.-G. Lin, C. Yang, Nano Lett. 2014, 14, 4517-4522.
63. W.-T. Kung, Y.-H. Pai, Y.-K. Hsu, C.-H. Lin, C.-M. Wang, Opt. Express 2013, 21, A 221 -A 228.
64. J. Qiu, G. Zeng, P. Pavaskar, Z. Lic, S. B. Cronin, Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 3115-3121.
65. Z. Yin, B. Chen, M. Bosman, X. Cao, J. Chen, B. Zheng, H. Zhang, Small 2014, 10, 3537-3543.
66. Y. Nishijima, K. Ueno, Y. Yokota, K. Murakoshi, H. Misawa, J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2031-2036.
67. S. Gao, K. Ueno, H. Misawa, Acc. Chem. Res. 2011, 44, 251-260.
68. Y. Nishijima, K. Ueno, Y. Kotake, K. Murakoshi, H. Inoue, H. Misawa, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 1248-1252.
69. X. Shi, K. Ueno, N. Takabayashi, H. Misawa, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 2494-2499.
70. K. Ueno, H. Misawa, NPG Asia Mater. 2013, 5, e 61;
71. B. Klahr, S. Gimenez, F. Fabregat-Santiago, T. Hamann, J. Bisquert, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4294-4302.
72. H. M. Chen, C. K. Chen, C.-J. Chen, L.-C. Cheng, P. C. Wu, B. H. Cheng, Y. Z. Ho, M. L. Tseng, Y.-Y. Hsu, T.-S. Chan, J.-F. Lee, R.-S. Liu, D. P. Tsai, ACS Nano 2012, 6, 7362-7372.
73. M. W. Knight, H. Sobhani, P. Nordlander, N. J. Halas, Science 2011, 332, 702-704.
74. T. H. H. Le, K. Mawatari, Y. Pihosh, T. Kawazoe, T. Yatsui, M. Ohtsu, M. Tosa, T. Kitamori, Appl. Phys. Lett. 2011, 99, 213105;
75. F. Su, T. Wang, R. Lv, J. Zhang, P. Zhang, J. Lu, J. Gong, Nanoscale 2013, 5, 9001-9009;
76. Y.-C. Pu, G. Wang, K.-D. Chang, Y. Ling, Y.-K. Lin, B. C. Fitzmorris, C.-M. Liu, X. Lu, Y. Tong, J. Z. Zhang, Y.-J. Hsu, Y. Li, Nano Lett. 2013, 13, 3817-3823;
77. Z. Zhang, Z. Wang, S.-W. Cao, C. Xue, J. Phys. Chem. C 2013, 117, 25939-25947;
78. H. J. Kim, S. H. Lee, A. A. Upadhye, I. Ro, M. I. Tejedor-Tejedor, M. A. Anderson, W. B. Kim, G. W. Huber, ACS Nano 2014, 8, 10756-10765.
79. P. Thiyagarajan, H.-J. Ahn, J.-S. Lee, J.-C. Yoon, J.-H. Jang, Small 2013, 9, 2341-2347.
80. A. Sheikh, A. Yengantiwar, M. Deo, S. Kelkar, S. Ogale, Small 2013, 9, 2091-2096.
81. X. Zhang, Y. Liu, Z. Kang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 4480-4489.
82. M. Wu, W.-J. Chen, Y.-H. Shen, F.-Z. Huang, C.-H. Li, S.-K. Li, ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 15052-15060.
83. C. K. Chen, H. M. Chen, C.-J. Chen, R.-S. Liu, Chem. Commun. 2013, 49, 7917-7919.
84. Z. Zhang, L. Zhang, M. N. Hedhili, H. Zhang, P. Wang, Nano Lett. 2013, 13, 14-20.
85. S. C. Warren, E. Thimsen, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5133-5146.
86. C. Sönnichsen, T. Franzl, T. Wilk, G. von Plessen, J. Feldmann, O. Wilson, P. Mulvaney, Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 077402.
87. S. Link, M. A. El-Sayed, J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8410-8426.
88. K. Kim, P. Thiyagarajan, H.-J. Ahn, S.-I. Kim, J.-H. Jang, Nanoscale 2013, 5, 6254-6260.
89. X. Zhang, Y. Liu, S.-T. Lee, S. Yang, Z. Kang, Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1409-1419.
90. L. Zhang, C.-Y. Lin, V. K. Valev, E. Reisner, U. Steiner, J. J. Baumberg, Small 2014, 10, 3970-3978.
91. L. Ding, H. Zhou, S. Lou, J. Ding, D. Zhang, H. Zhu, T. Fan, Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 8244-8253.
92. S. Mubeen, J. Lee, N. Singh, S. Krämer, G. D. Stucky, M. Moskovits, Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 247-251.
93. J. Lee, S. Mubeen, X. Ji, G. D. Stucky, M. Moskovits, Nano Lett. 2012, 12, 5014-5019.
94. Y. Zhong, K. Ueno, Y. Mori, X. Shi, T. Oshikiri, K. Murakoshi, H. Inoue, H. Misawa, Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 10350-10354;
95. Angew. Chem. 2014, 126, 10518-10522.
96. Y. Zhong, K. Ueno, Y. Mori, T. Oshikiri, H. Misawa, Chem. Lett. 2015, 44, 618-620.
97. Y. Zhong, K. Ueno, Y. Mori, T. Oshikiri, H. Misawa, J. Phys. Chem. C 2015, 119, 8889-8897.
98. C. Clavero, Nat. Photonics 2014, 8, 95-103.
99. A. Manjavacas, J. G. Liu, V. Kulkarni, P. Nordlander, ACS Nano 2014, 8, 7630-7638.