Atomic Layer Deposited (ALD) TiO2 on Fibrous Nano-Silica (KCC-1) for Photocatalysis: Nanoparticle Formation and Size Quantization Effect

ACS Catalysis

Volumn 6, Issue 5, 2016, Pages 2770-2784

  Singh, Rustam ^a   Bapat, Rudheer ^a   Qin, Lijun ^b   Feng, Hao ^b   Polshettiwar, Vivek ^a  

^a TATA INSTITUTE OF FUNDAMENTAL RESEARCH   (India)

^b XI'AN MODERN CHEMISTRY RESEARCH INSTITUTE   (China)

Author keywords

atomic layer deposition; fibrous nanosilica (KCC 1); MCM 41; nanocatalysis; nanoparticle formation; photocatalysis; SBA 15; size quantization effect; supported catalysts; TiO2

Indexed keywords

ATOMIC LAYER DEPOSITION; ATOMS; CATALYSIS; CATALYST ACTIVITY; CATALYSTS; COATINGS; DEPOSITION; ENERGY GAP; NANOPARTICLES; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; PHOTOCATALYSIS; PHOTOCATALYSTS; SILICA; TITANIUM DIOXIDE;

FIBROUS NANOSILICA; NANOCATALYSIS; NANOPARTICLE FORMATION; SBA-15; SIZE-QUANTIZATION EFFECTS;

CATALYST SUPPORTS;

EID: 84964625640     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.6b00418     Document Type: Article

References (89)

1. Hisatomi, T.; Kubota, J.; Domen, K. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7520-7535 10.1039/C3CS60378D
2. Hagfeldt, A.; Boschloo, G.; Sun, L.; Kloo, L.; Pettersson, H. Chem. Rev. 2010, 110, 6595-6663 10.1021/cr900356p
3. Grätzel, M. Nat. Mater. 2014, 13, 838-842 10.1038/nmat4065
4. Ajmal, A.; Majeed, I.; Malik, R. N.; Idriss, H.; Nadeem, M. A. RSC Adv. 2014, 4, 37003-37026 10.1039/C4RA06658H
5. Schneider, J.; Matsuoka, M.; Takeuchi, M.; Zhang, J.; Horiuchi, Y.; Anpo, M.; Bahnemann, D. W. Chem. Rev. 2014, 114, 9919-9986 10.1021/cr5001892
6. Sun, Z.; Bai, C.; Zheng, S.; Yang, X.; Frost, R. L. Appl. Catal., A 2013, 458, 103-110 and refs 5-15 cited therein 10.1016/j.apcata.2013.03.035
7. Wilhelm, P.; Stephan, D. J. Photochem. Photobiol., A 2007, 185, 19-25 10.1016/j.jphotochem.2006.05.003
8. Acosta-Silva, Y. J.; Nava, R.; Hernández-Morales, V.; Macías-Sánchez, S. A.; Gómez-Herrera, M. L.; Pawelec, B. Appl. Catal., B 2011, 110, 108-117 10.1016/j.apcatb.2011.08.032
9. Yang, H.-C.; Lin, H.-Y.; Chien, Y.-S.; Wu, J. C.-S.; Wu, H.-H. Catal. Lett. 2009, 131, 381-387 10.1007/s10562-009-0076-y
10. Lopez-Munoz, M.-J.; Grieken, R. V.; Aguado, J.; Marugan, J. Catal. Today 2005, 101, 307-314 10.1016/j.cattod.2005.03.017
11. Sahu, D. R.; Hong, L. Y.; Wang, S.-C.; Huang, J.-L. Microporous Mesoporous Mater. 2009, 117, 640-649 10.1016/j.micromeso.2008.08.013
12. Yang, J.; Zhang, J.; Zhu, L.; Chen, S.; Zhang, Y.; Tang, Y.; Zhu, Y.; Li, Y. J. Hazard. Mater. 2006, 137, 952-958 10.1016/j.jhazmat.2006.03.017
13. Ramoraswi, N. O.; Ndungu, P. G. Nanoscale Res. Lett. 2015, 10, 427 10.1186/s11671-015-1137-3
14. Ding, Z.; Lu, G. Q.; Greenfield, P. F. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 4815-4820 10.1021/jp993819b
15. Landau, M. V.; Vradman, L.; Wang, X.; Titelman, L. Microporous Mesoporous Mater. 2005, 78, 117-129 10.1016/j.micromeso.2004.09.023
16. Liu, C.; Lin, X.; Li, Y.; Xu, P.; Li, M.; Chen, F. Mater. Res. Bull. 2016, 75, 25-34 10.1016/j.materresbull.2015.10.052
17. Jung, W. Y.; Noh, B. H.; Baek, S. H.; Lee, G.-D.; Park, S. S.; Hong, S.-S. React. Kinet. Catal. Lett. 2007, 91, 223-231 10.1007/s11144-007-5102-8
18. Luan, Z.; Maes, E. M.; van der Heide, P. A. W.; Zhao, D.; Czernuszewicz, R. S.; Kevan, L. Chem. Mater. 1999, 11, 3680-3686 10.1021/cm9905141
19. Reddy, E. P.; Sun, B.; Smirniotis, P. G. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17198-17205 10.1021/jp047419m
20. Phanikrishna Sharma, M. V.; Durga Kumari, V.; Subrahmanyam, M. Chemosphere 2008, 73, 1562-1569 10.1016/j.chemosphere.2008.07.081
21. Wu, J. M.; Zhang, T. W. J. Photochem. Photobiol., A 2004, 162, 171-177 10.1016/S1010-6030(03)00345-9
22. Wang, Z. S.; Kawauchi, H.; Kashima, T.; Arakawa, H. Coord. Chem. Rev. 2004, 248, 1381-1389 10.1016/j.ccr.2004.03.006
23. Fattakhova-Rohlfing, D.; Zaleska, A.; Bein, T. Chem. Rev. 2014, 114, 9487-9558 10.1021/cr500201c
24. Chen, C.; Li, P.; Wang, G.; Yu, Y.; Duan, G.; Chen, C.; Song, W.; Qin, Y.; Knez, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 9196-9200 10.1002/anie.201302329
25. Wu, W. Q.; Xu, Y. F.; Rao, H. S.; Su, C. Y.; Kuang, D. B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6437-6445 10.1021/ja5015635
26. Liu, P.; Li, Y.; Hu, Y.; Hou, X.; Li, C. Ind. Eng. Chem. Res. 2015, 54, 6692-6697 10.1021/acs.iecr.5b00858
27. Wu, W. Q.; Huang, F.; Chen, D.; Cheng, Y. B.; Caruso, R. A. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 3264-3272 10.1002/adfm.201500616
28. Ding, Y.; Zhou, L.; Mo, L.; Jiang, L.; Hu, L.; Li, Z.; Chen, S.; Dai, S. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 5946-5953 10.1002/adfm.201502224
29. Meseck, G. R.; Kontic, R.; Patzke, G. R.; Seeger, S. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 4433-4438 10.1002/adfm.201200816
30. Gu, Y.; Huang, J. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 10971-10981 10.1002/chem.201300649
31. Chandiran, A. K.; Comte, P.; Humphry-Baker, R.; Kessler, F.; Yi, C.; Nazeeruddin, K. M.; Grätzel, M. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 2775-2781 10.1002/adfm.201202956
32. Chandiran, A. K.; Yella, A.; Stefik, M.; Heiniger, L. P.; Comte, P.; Nazeeruddin, K. M.; Grätzel, M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 3487-3493 10.1021/am400866s
33. Chen, L.; Yang, S.; Mäder, E.; Ma, P. C. Dalton Trans. 2014, 43, 12743-12753 10.1039/C4DT00977K
34. Luo, Y.; Huang, J. Chem.-Eur. J. 2015, 21, 2568-2575 10.1002/chem.201405066
35. Zhao, J.; Wu, T.; Wu, K.; Oikawa, K.; Hidaka, H.; Serpone, N. Environ. Sci. Technol. 1998, 32, 2394-2400 10.1021/es9707926
36. Konstantinou, I. K.; Albanis, T. A. Appl. Catal., B 2004, 49, 1-14 10.1016/j.apcatb.2003.11.010
37. Mori, K.; Yamashita, H.; Anpo, M. RSC Adv. 2012, 2, 3165-3172 10.1039/c2ra01332k
38. Sasirekha, N.; Basha, S. J. S.; Shanthi, K. Appl. Catal., B 2006, 62, 169-180 10.1016/j.apcatb.2005.07.009
39. Polshettiwar, V.; Cha, D.; Zhang, X.; Basset, J. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9652-9656 10.1002/anie.201003451
40. Lilly Thankamony, A. S.; Lion, C.; Pourpoint, F.; Singh, B.; Perez Linde, A. J.; Carnevale, D.; Bodenhausen, G.; Vezin, H.; Lafon, O.; Polshettiwar, V. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 2190-2193 10.1002/anie.201406463
41. Bouhrara, M.; Ranga, C.; Fihri, A.; Shaikh, R. R.; Sarawade, P.; Emwas, A.-H.; Hedhili, M. N.; Polshettiwar, V. ACS Sustainable Chem. Eng. 2013, 1, 1192-1199 10.1021/sc400126h
42. Dhiman, M.; Chalke, B.; Polshettiwar, V. ACS Sustainable Chem. Eng. 2015, 3, 3224-3230 10.1021/acssuschemeng.5b00812
43. Fihri, A.; Bouhrara, M.; Cha, D.; Almana, N.; Polshettiwar, V. ChemSusChem 2012, 5, 85-89 10.1002/cssc.201100379
44. Fihri, A.; Bouhrara, M.; Patil, U.; Cha, D.; Saih, Y.; Polshettiwar, V. ACS Catal. 2012, 2, 1425-1431 10.1021/cs300179q
45. Polshettiwar, V.; Thivolle-Cazat, J.; Taoufik, M.; Stoffelbach, F.; Norsic, S.; Basset, J. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 2747-2751 10.1002/anie.201007254
46. Singh, B.; Polshettiwar, V. J. Mater. Chem. A 2016, 10.1039/C6TA01348A
47. Patil, U.; Fihri, A.; Emwas, A. H.; Polshettiwar, V. Chemical Sci. 2012, 3, 2224-2229 10.1039/c2sc20356a
48. George, S. M. Chem. Rev. 2010, 110, 111-131 10.1021/cr900056b
49. Detavernier, C.; Dendooven, J.; Pulinthanathu Sree, S.; Ludwig, K. F.; Martens, J. A. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5242-5253 10.1039/c1cs15091j
50. Bae, C.; Shin, H.; Nielsch, K. MRS Bull. 2011, 36, 887-897 10.1557/mrs.2011.264
51. Prasittichai, C.; Avila, J. R.; Farha, O. K.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16328-16331 10.1021/ja4089555
52. Son, H. J.; Prasittichai, C.; Mondloch, J. E.; Luo, L.; Wu, J.; Kim, D. W.; Farha, O. K.; Hupp, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11529-11532 10.1021/ja406538a
53. Marichy, C.; Bechelany, M.; Pinna, N. Adv. Mater. 2012, 24, 1017-1032 10.1002/adma.201104129
54. Pulinthanathu Sree, S.; Dendooven, J.; Jammaer, J.; Masschaele, K.; Deduytsche, D.; D'Haen, J.; Kirschhock, C. E. A.; Martens, J. A.; Detavernier, C. Chem. Mater. 2012, 24, 2775-2780 10.1021/cm301205p
55. Alibabaei, L.; Farnum, B. H.; Kalanyan, B.; Brennaman, M. K.; Losego, M. D.; Parsons, G. N.; Meyer, T. J. Nano Lett. 2014, 14, 3255-3261 10.1021/nl5006433
56. Niu, W.; Li, X.; Karuturi, S. K.; Fam, D. W.; Fan, H.; Shrestha, S.; Wong, L. H.; Tok, A. I. Y. Nanotechnology 2015, 26, 064001 10.1088/0957-4484/26/6/064001
57. Dasgupta, N. P.; Liu, C.; Andrews, S.; Prinz, F. B.; Yang, P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 12932-12935 10.1021/ja405680p
58. Lu, J.; Kosuda, K. M.; Van Duyne, R. P.; Stair, P. C. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 12412-12418 10.1021/jp902200c
59. Williams, P. A.; Ireland, C. P.; King, P. J.; Chater, P. A.; Boldrin, P.; Palgrave, R. G.; Claridge, J. B.; Darwent, J. R.; Chalker, P. R.; Rosseinsky, M. J. J. Mater. Chem. 2012, 22, 20203-20209 10.1039/c2jm33446a
60. Kemell, M.; Pore, V.; Ritala, M.; Leskelä, M.; Lindén, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 14178-14179 10.1021/ja0532887
61. Kibombo, H. S.; Peng, R.; Rasalingam, S.; Koodali, R. T. Catal. Sci. Technol. 2012, 2, 1737-1766 10.1039/c2cy20247f
62. O'Neill, B. J.; Jackson, D. H. K.; Lee, J.; Canlas, C.; Stair, P. C.; Marshall, C. L.; Elam, J. M.; Kuech, T. F.; Dumesic, J. A.; Huber, G. W. ACS Catal. 2015, 5, 1804-1825 10.1021/cs501862h
63. Yan, H.; Cheng, H.; Yi, H.; Lin, Y.; Yao, T.; Wang, C.; Li, J.; Wei, S.; Lu, J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10484-10487 10.1021/jacs.5b06485
64. Zhao, J.; Nunn, W. T.; Lemaire, P. C.; Lin, Y.; Dickey, M. D.; Walls, H. J.; Peterson, G. W.; Losego, M. D.; Parsons, G. N. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 13756-13759 10.1021/jacs.5b08752
65. Ithurria, S.; Talapin, D. V. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 18585-18590 10.1021/ja308088d
66. Feng, H.; Lu, J.; Stair, P. C.; Elam, J. W. Catal. Lett. 2011, 141, 512-517 10.1007/s10562-011-0548-8
67. Feng, H.; Libera, J. A.; Stair, P. C.; Miller, J. T.; Elam, J. W. ACS Catal. 2011, 1, 665-673 10.1021/cs2000957
68. Feng, H.; Elam, J. W.; Libera, J. A.; Setthapun, W.; Stair, P. C. Chem. Mater. 2010, 22, 3133-3142 10.1021/cm100061n
69. Biener, M. M.; Biener, J.; Wichmann, A.; Wittstock, A.; Baumann, T. F.; Bäumer, M.; Hamza, A. V. Nano Lett. 2011, 11, 3085-3090 10.1021/nl200993g
70. Elam, J. W.; Groner, M. D.; George, S. M. Rev. Sci. Instrum. 2002, 73, 2981-2987 10.1063/1.1490410
71. Buriak, J. M.; Kamat, P. V.; Schanze, K. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 11815-11816 10.1021/am504389z
72. Nur, H. Mater. Sci. Eng., B 2006, 133, 49-54 10.1016/j.mseb.2006.05.003
73. Gu, W.; Tripp, C. P. Langmuir 2005, 21, 211-216 10.1021/la047811r
74. Crocker, M.; Herold, R. H. M.; Wilson, A. E.; Mackay, M.; Emeis, C. A.; Hoogendoorn, A. M. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1996, 92, 2791-2798 10.1039/ft9969202791
75. Newbury, D. E.; Ritchie, N. W. M. Scanning 2013, 35, 141-168 10.1002/sca.21041
76. Qureshi, Z. S.; Sarawade, P. B.; Albert, M.; D'Elia, V.; Hedhili, M. N.; Kohler, K.; Basset, J. M. ChemCatChem 2015, 7, 635-642 10.1002/cctc.201402781
77. Sree, S. P.; Dendooven, J.; Masschaele, K.; Hamed, H. M.; Deng, S.; Bals, S.; Detavernier, C.; Martens, J. A. Nanoscale 2013, 5, 5001-5008 10.1039/c3nr00594a
78. Kohno, A.; Gondo, T.; Koga, K.; Tajiri, T. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2011, 24, 012019 10.1088/1757-899X/24/1/012019
79. Hua, Z. L.; Shi, J. L.; Zhang, L. X.; Ruan, M. L.; Yan, J. N. Adv. Mater. 2002, 14, 830-833 10.1002/1521-4095(20020605)14:11<830::AID-ADMA830>3.0.CO;2-W
80. Pham, H. H.; Wang, L. W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 541-550 10.1039/C4CP04209C
81. Kormann, C.; Bahnemann, D. W.; Hoffmann, M. R. J. Phys. Chem. 1988, 92, 5196-5201 10.1021/j100329a027
82. Wang, Y.; Herron, H. J. Phys. Chem. 1991, 95, 525-532 10.1021/j100155a009
83. King, D. M.; Du, X.; Cavanagh, A. S.; Weimer, A. W. Nanotechnology 2008, 19, 445401 10.1088/0957-4484/19/44/445401
84. Chang, Y. H.; Liu, C. M.; Cheng, H. E.; Chen, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2013, 5, 3549-3555 10.1021/am302219n
85. Migas, D. B.; Filonov, A. B.; Borisenko, V. E.; Skorodumova, N. V. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 9479-9489 10.1039/c3cp54988g
86. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1983, 79, 5566-5571 10.1063/1.445676
87. Brus, L. E. J. Chem. Phys. 1984, 80, 4403-4409 10.1063/1.447218
88. Zhao, J.; Holmes, M. A.; Osterloh, F. E. ACS Nano 2013, 7, 4316-4325 10.1021/nn400826h
89. Gerischer, H. Electrochim. Acta 1990, 35, 1677-1699 10.1016/0013-4686(90)87067-C