Controlling the Surface Energetics and Kinetics of Hematite Photoanodes Through Few Atomic Layers of NiOx

ACS Catalysis

Volumn 6, Issue 6, 2016, Pages 3619-3628

  Malara, Francesco ^a   Fabbri, Filippo ^b,c   Marelli, Marcello ^a   Naldoni, Alberto ^a  

^a CNR   (Italy)

^b IMEM CNR   (Italy)

^c ITALIAN SPACE AGENCY   (Italy)

Author keywords

electrocatalyst; hematite; NiOx; onset potential; PEC water splitting

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER; ELECTROCATALYSTS; ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPY; ELECTRODES; FERMI LEVEL; HEMATITE; KINETICS; SURFACE DEFECTS;

APPLIED POTENTIALS; CATHODOLUMINESCENCE SPECTROSCOPY; CHARGE TRANSFER RESISTANCE; ELECTRON-HOLE RECOMBINATION; NIOX; ONSET POTENTIAL; SOLAR WATER SPLITTING; WATER SPLITTING;

MAGNETIC SEMICONDUCTORS;

EID: 84973652201     PISSN: None     EISSN: 21555435     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.6b00569     Document Type: Article

References (46)

1. Warren, S. C.; Voïtchovsky, K.; Dotan, H.; Leroy, C. M.; Cornuz, M.; Stellacci, F.; Hébert, C.; Rothschild, A.; Grätzel, M. Nat. Mater. 2013, 12, 842-849 10.1038/nmat3684
2. Kim, J. Y.; Magesh, G.; Youn, D. H.; Jang, J.; Kubota, J.; Domen, K.; Lee, J. S. Sci. Rep. 2013, 3, 2681 10.1038/srep02681
3. Zandi, O.; Hamann, T. W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 22485-22503 10.1039/C5CP04267D
4. Cho, I. S.; Han, H. S.; Logar, M.; Park, J.; Zheng, X. Adv. Energy Mater. 2016, 6, 1501840 10.1002/aenm.201501840
5. Ling, Y.; Wang, G.; Wheeler, D. A.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Nano Lett. 2011, 11, 2119-2125 10.1021/nl200708y
6. Ling, Y.; Wang, G.; Reddy, J.; Wang, C.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4074-4079 10.1002/anie.201107467
7. Li, L.; Yu, Y.; Meng, F.; Tan, Y.; Hamers, R. J.; Jin, S. Nano Lett. 2012, 12, 724-731 10.1021/nl2036854
8. Lee, C.; Wang, L.; Kado, Y.; Killian, M. S.; Schmuki, P. ChemSusChem 2014, 7, 934-940 10.1002/cssc.201300603
9. Marelli, M.; Naldoni, A.; Minguzzi, A.; Allieta, M.; Virgili, T.; Scavia, G.; Recchia, S.; Psaro, R.; Dal Santo, V. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 11997-12004 10.1021/am5030287
10. Le Formal, F.; Nicolas, T.; Cornuz, M.; Moehl, T.; Grätzel, M.; Sivula, K. Chem. Sci. 2011, 2, 737-743 10.1039/C0SC00578A
11. Steier, L.; Herraiz-Cardona, I.; Gimenez, S.; Fabregat-Santiago, F.; Bisquert, J.; Tilley, S. D.; Grätzel, M. Adv. Funct. Mater. 2014, 24, 7681-7688 10.1002/adfm.201402742
12. Jang, J.-W.; Du, C.; Ye, Y.; Lin, Y.; Yao, X.; Thorne, J.; Liu, E.; McMahon, G.; Zhu, J.; Javey, A.; Guo, J.; Wang, D. Nat. Commun. 2015, 6, 7447 10.1038/ncomms8447
13. Prévot, M. S.; Sivula, K. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 17879-17893 10.1021/jp405291g
14. Le Formal, F.; Grätzel, M.; Sivula, K. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 1099-1107 10.1002/adfm.200902060
15. Hisatomi, T.; Dotan, H.; Stefik, M.; Sivula, K.; Rothschild, A. Adv. Mater. 2012, 24, 2699-2702 10.1002/adma.201104868
16. Mcdonald, K. J.; Choi, K. Chem. Mater. 2011, 23, 1686-1693 10.1021/cm1020614
17. Zhong, D. K.; Cornuz, M.; Sivula, K.; Grätzel, M.; Gamelin, D. R. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1759-1764 10.1039/c1ee01034d
18. Kim, T. W.; Choi, K.-S. Science 2014, 343, 990-994 10.1126/science.1246913
19. Malara, F.; Minguzzi, A.; Marelli, M.; Morandi, S.; Psaro, R.; Dal Santo, V.; Naldoni, A. ACS Catal. 2015, 5, 5292-5300 10.1021/acscatal.5b01045
20. Tilley, S. D.; Cornuz, M.; Sivula, K.; Grätzel, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 6405-6408 10.1002/anie.201003110
21. Hisatomi, T.; Le Formal, F.; Cornuz, M.; Brillet, J.; Tetreault, N.; Sivula, K.; Gratzel, M. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2512-2515 10.1039/c1ee01194d
22. Zandi, O.; Hamann, T. W. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 1522-1526 10.1021/jz500535a
23. Klahr, B.; Gimenez, S.; Fabregat-Santiago, F.; Hamann, T.; Bisquert, J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4294-4302 10.1021/ja210755h
24. Thorne, J. E.; Li, S.; Du, C.; Qin, G.; Wang, D. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 4083-4088 10.1021/acs.jpclett.5b01372
25. Gao, M.; Sheng, W.; Zhuang, Z.; Fang, Q.; Gu, S.; Jiang, J.; Yan, Y. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7077-7084 10.1021/ja502128j
26. Li, Y.; Selloni, A. ACS Catal. 2014, 4, 1148-1153 10.1021/cs401245q
27. Doyle, R. L.; Godwin, I. J.; Brandon, M. P.; Lyons, M. E. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 13737-13783 10.1039/c3cp51213d
28. Doyle, R. L.; Lyons, M. E. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 5224-5237 10.1039/c3cp43464h
29. Smith, R. D. L.; Prévot, M. S.; Fagan, R. D.; Zhang, Z.; Sedach, P. A.; Kit, M.; Siu, J.; Trudel, S.; Berlinguette, C. P. Science 2013, 340, 60-63 10.1126/science.1233638
30. Bode, H.; Dehmelt, K.; Witte, J. Electrochim. Acta 1966, 11, 1079-IN1 10.1016/0013-4686(66)80045-2
31. Wang, G.; Ling, Y.; Lu, X.; Zhai, T.; Qian, F.; Tong, Y.; Li, Y. Nanoscale 2013, 5, 4129-4133 10.1039/c3nr00569k
32. Naldoni, A.; Bianchi, C. L.; Pirola, C.; Suslick, K. S. Ultrason. Sonochem. 2013, 20, 445-451 10.1016/j.ultsonch.2012.07.003
33. Klahr, B. M.; Hamann, T. W. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 8393-8399 10.1021/jp200197d
34. Chioncel, M. F.; Piqueras, J. J. Appl. Phys. 2008, 104, 124311 10.1063/1.3054168
35. Wheeler, D. A.; Wang, G.; Ling, Y.; Li, Y.; Zhang, J. Z. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 6682-6702 10.1039/c2ee00001f
36. Cherepy, N. J.; Liston, D. B.; Lovejoy, J. A.; Deng, H.; Zhang, J. Z. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 770-776 10.1021/jp973149e
37. Dai, Q.; Foley, M. E.; Breshike, C. J.; Lita, A.; Strouse, F. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15475-15486 10.1021/ja2039419
38. Li, T.; He, J.; Pena, B.; Berlinguette, C. P. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 1769-1772 10.1002/anie.201509567
39. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473 10.1021/cr1002326
40. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2 nd ed.; Wiley: New York, 2001.
41. Bard, A. J.; Bocarsly, A. B.; Fan, F. F.; Walton, E. G.; Wrighton, M. S. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3671-3677 10.1021/ja00531a001
42. Barroso, M.; Pendlebury, S. R.; Cowan, A. J.; Durrant, J. R. Chem. Sci. 2013, 4, 2724-2734 10.1039/c3sc50496d
43. Amidani, L.; Naldoni, A.; Malvestuto, M.; Marelli, M.; Glatzel, P.; Dal Santo, V.; Boscherini, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 5413-5416 10.1002/anie.201412030
44. Sivula, K. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1624-1633 10.1021/jz4002983
45. Young, K. M. H.; Hamann, T. W. Chem. Commun. 2014, 50, 8727-8730 10.1039/C4CC02598A
46. Sivula, K.; Zboril, R.; Le Formal, F.; Robert, R.; Weidenkaff, A.; Tucek, J.; Frydrych, J.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7436-7444 10.1021/ja101564f