Membrane-Inspired Acidically Stable Dye-Sensitized Photocathode for Solar Fuel Production

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 4, 2016, Pages 1174-1179

  Click, Kevin A ^a   Beauchamp, Damian R ^a   Huang, Zhongjie ^a   Chen, Weilin ^b   Wu, Yiying ^a  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

^b NORTHEAST NORMAL UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTRODES; ENERGY CONVERSION; HYDROPHOBICITY; LIPID BILAYERS; PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; PHOTOSENSITIZERS;

CHEMICAL ENVIRONMENT; DYE-SENSITIZED PHOTOELECTROCHEMICAL CELLS; HYDROGEN EVOLUTION REACTIONS; HYDROPHILIC MOLECULES; HYDROPHOBIC/HYDROPHILIC; LIPID BILAYER MEMBRANES; SEMI-CONDUCTOR SURFACES; SUBCELLULAR COMPARTMENTATION;

DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS;

DYE; FUEL; PHOTOSENSITIZING AGENT; PROTON; WATER;

ACIDITY; ARTICLE; CATALYST; CONTROLLED STUDY; DEGRADATION; DESORPTION; HYDROGEN EVOLUTION; HYDROPHILICITY; HYDROPHOBICITY; LIPID BILAYER; MEMBRANE; SEMICONDUCTOR; SENSITIZATION; SURFACE PROPERTY;

EID: 84957048008     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b07723     Document Type: Article

References (53)

1. Song, W.; Chen, Z.; Glasson, C. R. K.; Hanson, K.; Luo, H.; Norris, M. R.; Ashford, D. L.; Concepcion, J. J.; Brennaman, M. K.; Meyer, T. J. ChemPhysChem 2012, 13, 2882-2890 10.1002/cphc.201200100
2. Youngblood, W. J.; Lee, S.-H. A.; Maeda, K.; Mallouk, T. E. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1966-1973 10.1021/ar9002398
3. Fan, K.; Li, F.; Wang, L.; Daniel, Q.; Gabrielsson, E.; Sun, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 25234-25240 10.1039/C4CP04489D
4. Li, F.; Fan, K.; Xu, B.; Gabrielsson, E.; Daniel, Q.; Li, L.; Sun, L. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9153-9159 10.1021/jacs.5b04856
5. Swierk, J. R.; Mallouk, T. E. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2357-2387 10.1039/C2CS35246J
6. Zhao, Y.; Swierk, J. R.; Megiatto, J. D.; Sherman, B.; Youngblood, W. J.; Qin, D.; Lentz, D. M.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Mallouk, T. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15612-15616 10.1073/pnas.1118339109
7. Youngblood, W. J.; Lee, S.-H. A.; Kobayashi, Y.; Hernandez-Pagan, E. A.; Hoertz, P. G.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D.; Mallouk, T. E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 926-927 10.1021/ja809108y
8. Concepcion, J. J.; House, R. L.; Papanikolas, J. M.; Meyer, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15560-15564 10.1073/pnas.1212254109
9. Alibabaei, L.; Brennaman, M. K.; Norris, M. R.; Kalanyan, B.; Song, W.; Losego, M. D.; Concepcion, J. J.; Binstead, R. A.; Parsons, G. N.; Meyer, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 20008-20013 10.1073/pnas.1319628110
10. Brimblecombe, R.; Koo, A.; Dismukes, G. C.; Swiegers, G. F.; Spiccia, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2892-2894 10.1021/ja910055a
11. Gao, Y.; Ding, X.; Liu, J.; Wang, L.; Lu, Z.; Li, L.; Sun, L. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4219-4222 10.1021/ja400402d
12. Ding, X.; Gao, Y.; Zhang, L.; Yu, Z.; Liu, J.; Sun, L. ACS Catal. 2014, 4, 2347-2350 10.1021/cs500518k
13. Tong, L.; Iwase, A.; Nattestad, A.; Bach, U.; Weidelener, M.; Götz, G.; Mishra, A.; Bäuerle, P.; Amal, R.; Wallace, G. G.; Mozer, A. J. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9472 10.1039/c2ee22866a
14. Ji, Z.; He, M.; Huang, Z.; Ozkan, U.; Wu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11696-11699 10.1021/ja404525e
15. Castillo, C. E.; Gennari, M.; Stoll, T.; Fortage, J.; Deronzier, A.; Collomb, M.-N.; Sandroni, M.; Légalité, F.; Blart, E.; Pellegrin, Y.; Delacote, C.; Boujtita, M.; Odobel, F.; Rannou, P.; Sadki, S. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 5806-5818 10.1021/jp511469f
16. Li, L.; Duan, L.; Wen, F.; Li, C.; Wang, M.; Hagfeldt, A.; Sun, L. Chem. Commun. 2012, 48, 988 10.1039/C2CC16101J
17. Yu, Z.; Li, F.; Sun, L. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 760-775 10.1039/C4EE03565H
18. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Hoertz, P. G.; Meyer, T. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9473-9476 10.1002/anie.200901279
19. Click, K. A.; Beauchamp, D. R.; Garrett, B. R.; Huang, Z.; Hadad, C. M.; Wu, Y. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 26103-26111 10.1039/C4CP04010D
20. Raven, P. H.; Evert, R. F.; Eichhorn, S. E. Biology of Plants, 7 th ed.; W. H. Freeman, 2005; pp 115-127.
21. Ji, Z.; Natu, G.; Huang, Z.; Kokhan, O.; Zhang, X.; Wu, Y. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 16854-16863 10.1021/jp303909x
22. Nattestad, A.; Mozer, A. J.; Fischer, M. K. R.; Cheng, Y.-B.; Mishra, A.; Bäuerle, P.; Bach, U. Nat. Mater. 2010, 9, 31-35 10.1038/nmat2588
23. Kroeze, J. E.; Hirata, N.; Koops, S.; Nazeeruddin, M. K.; Schmidt-Mende, L.; Grätzel, M.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16376-16383 10.1021/ja065653f
24. Jacques, P.-A.; Artero, V.; Pécaut, J.; Fontecave, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 20627-20632 10.1073/pnas.0907775106
25. Saysell, D. M.; Sykes, A. G. J. Cluster Sci. 1995, 6, 449-461 10.1007/BF01165767
26. Hinnemann, B.; Moses, P. G.; Bonde, J.; Jørgensen, K. P.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5308-5309 10.1021/ja0504690
27. Karunadasa, H. I.; Montalvo, E.; Sun, Y.; Majda, M.; Long, J. R.; Chang, C. J. Science (Washington, DC, U. S.) 2012, 335, 698-702 10.1126/science.1215868
28. Kibsgaard, J.; Jaramillo, T. F.; Besenbacher, F. Nat. Chem. 2014, 6, 248-253 10.1038/nchem.1853
29. Huang, Z.; Luo, W.; Ma, L.; Yu, M.; Ren, X.; He, M.; Polen, S.; Click, K.; Garrett, B.; Lu, J.; Amine, K.; Hadad, C.; Chen, W.; Asthagiri, A.; Wu, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 15181-15185 10.1002/anie.201507529
30. Jaramillo, T. F.; Bonde, J.; Zhang, J.; Ooi, B.-L.; Andersson, K.; Ulstrup, J.; Chorkendorff, I. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 17492-17498 10.1021/jp802695e
31. Hernandez-Molina, R.; Sokolov, M. N.; Sykes, A. G. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 223-230 10.1021/ar960152s
32. 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
33. Coucouvanis, D. Solid-State Materials and Clusters. In Inorganic Syntheses; Wiley: New York, 2002; Vol. 33, pp 112.
34. Martinez, M.; Ooi, B. L.; Sykes, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 4615-4619 10.1021/ja00249a026
35. Sakane, G.; Shibahara, T. In Solid-State Materials and Clusters; Wiley: New York, 2002; Vol. 33; pp 144, 150
36. Sumikura, S.; Mori, S.; Shimizu, S.; Usami, H.; Suzuki, E. J. Photochem. Photobiol., A 2008, 199, 1-7 10.1016/j.jphotochem.2008.04.007
37. Li, L.; Gibson, E. A.; Qin, P.; Boschloo, G.; Gorlov, M.; Hagfeldt, A.; Sun, L. Adv. Mater. 2010, 22, 1759-1762 10.1002/adma.200903151
38. He, M.; Ji, Z.; Huang, Z.; Wu, Y. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 16518-16525 10.1021/jp4117694
39. Seo, S. W.; Park, S.; Jeong, H.-Y.; Kim, S. H.; Sim, U.; Lee, C. W.; Nam, K. T.; Hong, K. S. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2012, 48, 10452-10454 10.1039/c2cc36216c
40. Ji, Z.; Natu, G.; Huang, Z.; Kokhan, O.; Zhang, X.; Wu, Y. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 16854-16863 10.1021/jp303909x
41. Tong, L.; Iwase, A.; Nattestad, A.; Bach, U.; Weidelener, M.; Götz, G.; Mishra, A.; Bäuerle, P.; Amal, R.; Wallace, G. G.; Mozer, A. J. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9472 10.1039/c2ee22866a
42. Gregg, B. A.; Chen, S.-G.; Ferrere, S. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3019-3029 10.1021/jp022000m
43. Wang, Q.; Zhang, Z.; Zakeeruddin, S. M.; Gratzel, M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 7084-7092 10.1021/jp800426y
44. Listorti, A.; Creager, C.; Sommeling, P.; Kroon, J.; Palomares, E.; Fornelli, A.; Breen, B.; Barnes, P. R. F.; Durrant, J. R.; Law, C.; O'Regan, B. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3494 10.1039/c1ee01443a
45. Yang, L.; Xu, B.; Bi, D.; Tian, H.; Boschloo, G.; Sun, L.; Hagfeldt, A.; Johansson, E. M. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7378-7385 10.1021/ja403344s
46. Nazeeruddin, M. K.; Zakeeruddin, S. M.; Lagref, J.-J.; Liska, P.; Comte, P.; Barolo, C.; Viscardi, G.; Schenk, K.; Graetzel, M. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1317-1328 10.1016/j.ccr.2004.03.012
47. Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Moser, J. E.; Nazeeruddin, M. K.; Sekiguchi, T.; Grätzel, M. Nat. Mater. 2003, 2, 402-407 10.1038/nmat904
48. Law, C.; Moudam, O.; Villarroya-Lidon, S.; O'Regan, B. J. Mater. Chem. 2012, 22, 23387 10.1039/c2jm35245a
49. Law, C.; Pathirana, S. C.; Li, X.; Anderson, A. Y.; Barnes, P. R. F.; Listorti, A.; Ghaddar, T. H.; O'Regan, B. C. Adv. Mater. 2010, 22, 4505-4509 10.1002/adma.201001703
50. Asghar, M. I.; Miettunen, K.; Halme, J.; Vahermaa, P.; Toivola, M.; Aitola, K.; Lund, P. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 418 10.1039/b922801b
51. Valverde, N. Berichte der Bunsengesellschaft für Phys. Chemie 1976, 80, 333-340 10.1002/bbpc.19760800414
52. Zhang, W.; Zhou, T.; Zheng, J.; Hong, J.; Pan, Y.; Xu, R. ChemSusChem 2015, 8, 1464-1471 10.1002/cssc.201500067
53. Yan, Y.; Xia, B.; Xu, Z.; Wang, X. ACS Catal. 2014, 4, 1693-1705 10.1021/cs500070x