Revealing the Volcano-Shaped Activity Trend of Triiodide Reduction Reaction: A DFT Study Coupled with Microkinetic Analysis

ACS Catalysis

Volumn 6, Issue 2, 2016, Pages 733-740

  Wang, Dong ^a,b   Jiang, Jun ^a   Wang, Hai Feng ^a   Hu, P ^a,b  

^a RESEARCH INSTITUTE OF INDUSTRIAL CATALYSIS   (China)

^b QUEEN'S UNIVERSITY BELFAST   (United Kingdom)

Author keywords

BEP relation; density functional theory; dye sensitized solar cells; electrocatalysis; I3 I ; microkinetic analysis; triiodide reduction; volcano curve

Indexed keywords

CATALYSTS; DESIGN FOR TESTABILITY; DYE-SENSITIZED SOLAR CELLS; ELECTROCATALYSIS; ELECTROLYTIC REDUCTION; INTERFACE STATES; INTERFACES (MATERIALS); REDUCTION; VOLCANOES;

BEP RELATION; ELECTROCHEMICAL CONDITIONS; EXPERIMENTAL CONDITIONS; MICRO-KINETIC ANALYSIS; MICROKINETIC MODELING; ONE-ELECTRON REDUCTIONS; TRIIODIDE; VOLCANO CURVES;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 84957570479     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b01714     Document Type: Article

References (53)

1. O'Regan, B.; Grätzel, M. Nature 1991, 353, 737-740 10.1038/353737a0
2. Grätzel, M. Nature 2001, 414, 338-344 10.1038/35104607
3. Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595-6663 10.1021/cr900356p
4. Oskam, G.; Bergeron, B. V.; Meyer, G. J.; Searson, P. C. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 6867-6873 10.1021/jp004411d
5. Wang, P.; Zakeeruddin, S. M.; Moser, J. E.; Humphry-Baker, R.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7164-7165 10.1021/ja048472r
6. Nusbaumer, H.; Moser, J.-E.; Zakeeruddin, S. M.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 10461-10464 10.1021/jp012075a
7. Sapp, S. A.; Elliott, C. M.; Contado, C.; Caramori, S.; Bignozzi, C. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11215-11222 10.1021/ja027355y
8. Lee, K. S.; Lee, W. J.; Park, N. G.; Kim, S. O.; Park, J. H. Chem. Commun. 2011, 47, 4264-4266 10.1039/c1cc10471c
9. Kavan, L.; Yum, J. H.; Grätzel, M. ACS Nano 2011, 5, 165-172 10.1021/nn102353h
10. Han, J.; Kim, H.; Kim, D. Y.; Jo, S. M.; Jang, S. Y. ACS Nano 2010, 4, 3503-3509 10.1021/nn100574g
11. Trancik, J. E.; Barton, S. C.; Hone, J. Nano Lett. 2008, 8, 982-987 10.1021/nl071945i
12. Xue, Y.; Liu, J.; Chen, H.; Wang, R.; Li, D.; Qu, J.; Dai, L. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12124-12127 10.1002/anie.201207277
13. Ahmad, S.; Yum, J. H.; Butt, H. J.; Nazeeruddin, M. K.; Grätzel, M. ChemPhysChem 2010, 11, 2814-2819 10.1002/cphc.201000612
14. Xia, J.; Masaki, N.; Jiang, K.; Yanagida, S. J. Mater. Chem. 2007, 17, 2845 10.1039/b703062b
15. Ameen, S.; Akhtar, M. S.; Kim, Y. S.; Yang, O. B.; Shin, H.-S. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 4760-4764 10.1021/jp912037w
16. Xin, X.; He, M.; Han, W.; Jung, J.; Lin, Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 11739-11742 10.1002/anie.201104786
17. Wang, M.; Anghel, A. M.; Marsan, B.; Cevey, H. N. L.; Pootrakulchote, N.; Zakeeruddin, S. M.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15976-15977 10.1021/ja905970y
18. Sun, H.; Qin, D.; Huang, S.; Guo, X.; Li, D.; Luo, Y.; Meng, Q. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2630 10.1039/c0ee00791a
19. Kung, C. W.; Chen, H. W.; Lin, C. Y.; Huang, K. C.; Vittal, R.; Ho, K. C. ACS Nano 2012, 6, 7016-7025 10.1021/nn302063s
20. Chen, X.; Hou, Y.; Zhang, B.; Yang, X. H.; Yang, H. G. Chem. Commun. 2013, 49, 5793-5795 10.1039/c3cc42679c
21. Li, G. R.; Song, J.; Pan, G. L.; Gao, X. P. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1680 10.1039/c1ee01105g
22. Jiang, Q. W.; Li, G. R.; Liu, S.; Gao, X. P. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 13397-13401 10.1021/jp1035184
23. Jiang, Q. W.; Li, G. R.; Gao, X. P. Chem. Commun. 2009, 44, 6720-6722 10.1039/b912776c
24. Wu, M.; Lin, X.; Hagfeldt, A.; Ma, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3520-3524 10.1002/anie.201006635
25. Wu, M.; Lin, X.; Wang, Y.; Wang, L.; Guo, W.; Qi, D.; Peng, X.; Hagfeldt, A.; Grätzel, M.; Ma, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3419-3428 10.1021/ja209657v
26. Gong, F.; Wang, H.; Xu, X.; Zhou, G.; Wang, Z. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10953-10958 10.1021/ja303034w
27. Gong, F.; Xu, X.; Li, Z.; Zhou, G.; Wang, Z. S. Chem. Commun. 2013, 49, 1437-1439 10.1039/c2cc38621f
28. Hou, Y.; Wang, D.; Yang, X. H.; Fang, W. Q.; Zhang, B.; Wang, H. F.; Lu, G. Z.; Hu, P.; Zhao, H. J.; Yang, H. G. Nat. Commun. 2013, 4, 1583 10.1038/ncomms2547
29. Hou, Y.; Chen, Z. P.; Wang, D.; Zhang, B.; Yang, S.; Wang, H. F.; Hu, P.; Zhao, H. J.; Yang, H. G. Small 2014, 10, 484-492 10.1002/smll.201300653
30. Zhang, B.; Wang, D.; Hou, Y.; Yang, S.; Yang, X. H.; Zhong, J. H.; Liu, J.; Wang, H. F.; Hu, P.; Zhao, H. J.; Yang, H. G. Sci. Rep. 2013, 3, 1836 10.1038/srep01836
31. Ma, T. L.; Fang, X. M.; Akiyama, M.; Inoue, K.; Noma, H.; Abe, E. J. Electroanal. Chem. 2004, 574, 77-83 10.1016/j.jelechem.2004.08.002
32. Hauch, A.; Georg, A. Electrochim. Acta 2001, 46, 3457-3466 10.1016/S0013-4686(01)00540-0
33. Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Logadottir, A.; Bahn, S.; Hansen, L. B.; Bollinger, M.; Bengaard, H.; Hammer, B.; Sljivancanin, Z.; Mavrikakis, M.; Xu, Y.; Dahl, S.; Jacobsen, C. J. H. J. Catal. 2002, 209, 275-278 10.1006/jcat.2002.3615
34. Michaelides, A.; Liu, Z. P.; Zhang, C. J.; Alavi, A.; King, D. A.; Hu, P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3704-3705 10.1021/ja027366r
35. Bligaard, T.; Nørskov, J. K.; Dahl, S.; Matthiesen, J.; Christensen, C. H.; Sehested, J. J. Catal. 2004, 224, 206-217 10.1016/j.jcat.2004.02.034
36. Kresse, G.; Furthmüller, J. Comput. Mater. Sci. 1996, 6, 15-50 10.1016/0927-0256(96)00008-0
37. Kresse, G.; Hafner, J. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1994, 49, 14251-14269 10.1103/PhysRevB.49.14251
38. Alavi, A.; Hu, P.; Deutsch, T.; Silvestrelli, P. L.; Hutter, J. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 3650-3653 10.1103/PhysRevLett.80.3650
39. Yang, B.; Wang, D.; Gong, X.-Q.; Hu, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 21146-21152 10.1039/c1cp22512j
40. Wang, D.; Wang, H.; Hu, P. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 1549-1555 10.1039/C4CP04159C
41. Wang, H. F.; Guo, Y. L.; Lu, G. Z.; Hu, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 8289-8292 10.1002/anie.200903907
42. Franchini, C.; Podloucky, R.; Paier, J.; Marsman, M.; Kresse, G. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2007, 75, 195128 10.1103/PhysRevB.75.195128
43. Wang, H. F.; Kavanagh, R.; Guo, Y. L.; Guo, Y.; Lu, G. Z.; Hu, P. J. Catal. 2012, 296, 110-119 10.1016/j.jcat.2012.09.005
44. Xing, J.; Wang, H. F.; Yang, C.; Wang, D.; Zhao, H. J.; Lu, G. Z.; Hu, P.; Yang, H. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3611-3615 10.1002/anie.201108708
45. Canepa, P.; Schofield, E.; Chadwick, A. V.; Alfredsson, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 12826-12834 10.1039/c1cp00034a
46. Vojvodic, A.; Calle-Vallejo, F.; Guo, W.; Wang, S.; Toftelund, A.; Studt, F.; Martinez, J. I.; Shen, J.; Man, I. C.; Rossmeisl, J.; Bligaard, T.; Norskov, J. K.; Abild-Pedersen, F. J. Chem. Phys. 2011, 134, 244509 10.1063/1.3602323
47. Studt, F.; Abild-Pedersen, F.; Hansen, H. A.; Man, I. C.; Rossmeisl, J.; Bligaard, T. ChemCatChem 2010, 2, 98-102 10.1002/cctc.200900194
48. Cheng, J.; Hu, P.; Ellis, P.; French, S.; Kelly, G.; Lok, C. M. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 1308-1311 10.1021/jp711191j
49. Liu, Z. P.; Hu, P. J. Chem. Phys. 2001, 115, 4977-4980 10.1063/1.1403006
50. Dumesic, J. A. J. Catal. 1999, 185, 496-505 10.1006/jcat.1999.2523
51. Wang, H. F.; Guo, Y. L.; Lu, G. Z.; Hu, P. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18746-18752 10.1021/jp904371f
52. Fang, Y. H.; Liu, Z. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 18214-18222 10.1021/ja1069272
53. Lausche, A. C.; Medford, A. J.; Khan, T. S.; Xu, Y.; Bligaard, T.; Abild-Pedersen, F.; Nørskov, J. K.; Studt, F. J. Catal. 2013, 307, 275-282 10.1016/j.jcat.2013.08.002