Photocatalytic Water Splitting: Quantitative Approaches toward Photocatalyst by Design

ACS Catalysis

Volumn 7, Issue 11, 2017, Pages 8006-8022

  Takanabe, Kazuhiro ^a  

^a KING ABDULLAH UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

Author keywords

band alignment; chemical potential; electrocatalysis; Fermi level; hydrogen evolution; oxygen evolution; photocatalysis; water splitting

Indexed keywords

CATALYSIS; CHEMICAL POTENTIAL; ELECTROCATALYSIS; FERMI LEVEL; PHOTOCATALYSIS; PHOTOSYNTHESIS; REDOX REACTIONS; SOLAR ENERGY; SOLAR POWER GENERATION; THERMODYNAMICS;

BAND ALIGNMENTS; HYDROGEN EVOLUTION; MULTI-DISCIPLINARY APPROACH; OXYGEN EVOLUTION; PHOTOCATALYTIC PERFORMANCE; PHOTOCATALYTIC WATER SPLITTING; PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES; WATER SPLITTING;

BOND STRENGTH (CHEMICAL);

EID: 85032806748     PISSN: None     EISSN: 21555435     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.7b02662     Document Type: Article

References (190)

1. Electrochemical Methods, 2 nd ed.; Bard, A. J., Faulkner, L. R., Eds.; John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, 2001; pp 736-768.
2. Kraeutler, B.; Bard, A. J. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 2239-2240 10.1021/ja00475a049
3. Calvo, E. J. In Electrode Kinetics: Principles and Methodology, Bamford, C. H.; Tipper, C. F. H.; Compton, R. G., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 1986; Vol. 26, pp 1-74.
4. Shaner, M. R.; Atwater, H. A.; Lewis, N. S.; McFarland, E. W. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 2354-2371 10.1039/C5EE02573G
5. Lewis, N. S. Science 2016, 351, Article No. aad1920 10.1126/science.aad1920
6. Nakamura, A.; Ota, Y.; Koike, K.; Hidaka, Y.; Nishioka, K.; Sugiyama, M.; Fujii, K. Appl. Phys. Express 2015, 8, 107101 10.7567/APEX.8.107101
7. Khaselev, O.; Turner, J. A. Science 1998, 280, 425-427 10.1126/science.280.5362.425
8. Nocera, D. G. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 767-776 10.1021/ar2003013
9. Sun, K.; Saadi, F. H.; Lichterman, M. F.; Hale, W. G.; Wang, H.-P.; Zhou, X.; Plymale, N. T.; Omelchenko, S. T.; He, J.-H; Papadantonakis, K. M.; Brunschwig, B. S.; Lewis, N. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2015, 112, 3612-3617 10.1073/pnas.1423034112
10. Kageshima, Y.; Shinagawa, T.; Kuwata, T.; Nakata, J.; Minegishi, T.; Takanabe, K.; Domen, K. Sci. Rep. 2016, 6, 24633 10.1038/srep24633
11. Wang, Q.; Hisatomi, T.; Jia, Q.; Tokudome, H.; Zhong, M.; Wang, C.; Pan, Z.; Takata, T.; Nakabayashi, M.; Shibata, N.; Li, Y.; Sharp, I. D.; Kudo, A.; Yamada, T.; Domen, K. Nat. Mater. 2016, 15, 611-615 10.1038/nmat4589
12. Osterloh, F. E. ACS Energy Lett. 2017, 2, 445-453 10.1021/acsenergylett.6b00665
13. Mills, A.; Wang, J. J. Photochem. Photobiol., A 1999, 127, 123-134 10.1016/S1010-6030(99)00143-4
14. Yan, X.; Ohno, T.; Nishijima, K.; Abe, R.; Ohtani, B. Chem. Phys. Lett. 2006, 429, 606-610 10.1016/j.cplett.2006.08.081
15. Ohtani, B. Chem. Lett. 2008, 37, 216-229 10.1246/cl.2008.216
16. Mills, A. Appl. Catal., B 2012, 128, 144-149 10.1016/j.apcatb.2012.01.019
17. Kisch, H. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 812-847 10.1002/anie.201201200
18. Buriak, J. M.; Kamat, P. V.; Schanze, K. S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 11815-11816 10.1021/am504389z
19. Buriak, J. M. Chem. Mater. 2014, 26, 2211-2213 10.1021/cm5010449
20. Kisch, H.; Bahnemann, D. J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6, 1907-1910 10.1021/acs.jpclett.5b00521
21. Coridan, R. H.; Nielander, A. C.; Francis, S. A.; McDowell, M. T.; Dix, V.; Chatman, S. M.; Lewis, N. S. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 2886-2901 10.1039/C5EE00777A
22. Buriak, J. M.; Jones, C. W.; Kamat, P. V.; Schanze, K. S.; Schatz, G. C.; Scholes, G. D.; Weiss, P. S. Chem. Mater. 2016, 28, 3525-3526 10.1021/acs.chemmater.6b01854
23. Qureshi, M.; Takanabe, K. Chem. Mater. 2017, 29, 158-167 10.1021/acs.chemmater.6b02907
24. Takanabe, K.; Domen, K. ChemCatChem 2012, 4, 1485-1497 10.1002/cctc.201200324
25. Takanabe, K. Top. Curr. Chem. 2015, 371, 73-103 10.1007/128-2015-646
26. Nozik, A. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 1978, 29, 189-222 10.1146/annurev.pc.29.100178.001201
27. Nosaka, Y.; Ishizuka, Y.; Miyama, H. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 1986, 90, 1199-1204 10.1002/bbpc.19860901216
28. Memming, R. Top. Curr. Chem. 1988, 143, 79-112 10.1007/BFb0018072
29. Hagfeldt, A.; Grätzel, M. Chem. Rev. 1995, 95, 49-68 10.1021/cr00033a003
30. Photocatalysis Science and Technology; Kaneko, M.; Okura, I., Eds.; Kodansha-Springer: Tokyo-New York, 2002,: pp 1-360.
31. Domen, K. In Photocatalysis-Heterogeneous. Encyclopedia of Catalysis; Horvath, I. T., Ed., Wiley: Weinheim, 2002.
32. Maeda, K.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 7851-7861 10.1021/jp070911w
33. Kamat, P. V. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 2834-2860 10.1021/jp066952u
34. Osterloh, F. E. Chem. Mater. 2008, 20, 35-54 10.1021/cm7024203
35. Kudo, A.; Miseki, Y. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 253-278 10.1039/B800489G
36. Inoue, Y. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 364-386 10.1039/b816677n
37. 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
38. Maeda, K.; Domen, K. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 2655-2661 10.1021/jz1007966
39. Hisatomi, T.; Minegishi, T.; Domen, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 2012, 85, 647-655 10.1246/bcsj.20120058
40. Tong, H.; Ouyang, S.; Bi, Y.; Umezawa, N.; Oshikiri, M.; Ye, J. Adv. Mater. 2012, 24, 229-251 10.1002/adma.201102752
41. Tachibana, Y.; Vayssieres, L.; Durrant, J. R. Nat. Photonics 2012, 6, 511-518 10.1038/nphoton.2012.175
42. Osterloh, F. E. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2294-2320 10.1039/C2CS35266D
43. Hisatomi, T.; Kubota, J.; Domen, K. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7520-7535 10.1039/C3CS60378D
44. Hisatomi, T.; Takanabe, K.; Domen, K. Catal. Lett. 2015, 145, 95-108 10.1007/s10562-014-1397-z
45. Sivula, K.; van de Krol, R. Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 15010 10.1038/natrevmats.2015.10
46. Sato, N. Electrochemistry at Metal and Semiconductor Electrodes; Sato, N., Ed.; Elsevier, Amsterdam, 1998,: pp 1-396.
47. Modern Molecular Photochemistry of Organic Molecules; Turro, N. J.; Ramamurthy, V.; Scaiano, J. C., Eds.; University Science Books: Sausalito, CA, 2010; pp 1-38.
48. Polman, A.; Atwater, H. A. Nat. Mater. 2012, 11, 174-177 10.1038/nmat3263
49. Osterloh, F. E. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 3354-3359 10.1021/jz501740n
50. Omelchenko, S. T.; Tolstova, Y.; Atwater, H. A.; Lewis, N. S. ACS Energy Lett. 2017, 2, 431-437 10.1021/acsenergylett.6b00704
51. National Renewable Energy Laboratory (NREL). Website: http://rredc.nrel.gov/solar/spectra/am1.5.
52. Takanabe, K.; Domen, K. Green 2011, 1, 313-322 10.1515/GREEN.2011.030
53. Chen, Z.; Dinh, H. N.; Miller, E. Photoelectrochemical Water Splitting Standards, Experimental Methods, and Protocols; Springer: New York. 2013.
54. Wemple, S. H.; Seman, J. A. Appl. Opt. 1973, 12, 2947-2949 10.1364/AO.12.002947
55. Di Giulio, M.; Micocci, G.; Rella, R.; Siciliano, P.; Tepore, A. Phys. Stat. Sol. a 1993, 136, K101-K104 10.1002/pssa.2211360236
56. Lodenquai, J. F. Sol. Energy 1994, 53, 209-210 10.1016/0038-092X(94)90483-9
57. Absorption and Scattering of Light by Small Particles; Bohren, C. F.; Huffman, D. R., Eds.; Wiley-VCH, Weinheim, 2004,: pp 1-476.
58. Interpreting Diffuse Reflectance and Transmittance; Dahm, D. J.; Dahm, K. D., Eds.; NIR Publications: West Sussex, 2007,: pp 1-286.
59. Light Scattering by Particles in Water, Jonasz, M.; Fournier, G. R., Eds.; Academic Press: Oxford, 2007,: pp 145-558.
60. Bae, D.; Pedersen, T.; Seger, B.; Malizia, M.; Kuznetsov, A.; Hansen, O.; Chorkendorff, I.; Vesborg, P. C. K. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 650-660 10.1039/C4EE03723E
61. Le Bahers, T.; Rérat, M.; Sautet, P. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 5997-6008 10.1021/jp409724c
62. Green, M. A. Sol. Energy Mater. Sol. Cells 2008, 92, 1305-1310 10.1016/j.solmat.2008.06.009
63. Franck, J.; Dymond, E. G. Trans. Faraday Soc. 1926, 21, 536-542 10.1039/tf9262100536
64. Condon, E. Phys. Rev. 1926, 28, 1182-1201 10.1103/PhysRev.28.1182
65. Džimbeg-Malčić, V.; Barbarić-Mikočević, Ž.; Itrić, K. Technical Gazette 2011, 18, 117
66. Kurik, M. V. Phys. Stat. Sol. a 1971, 8, 9-45 10.1002/pssa.2210080102
67. Introduction to Solid State Physics, 8 th ed.; Kittel, C., Ed.; Wiley: Weinheim, 2005,: pp 1-704.
68. Bastard, G.; Mendez, E. E.; Chang, L. L.; Esaki, L. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1982, 26, 1974-1979 10.1103/PhysRevB.26.1974
69. Semiconductors: Data Handbook, 3 rd ed.; Madelung, O., Ed.; Springer: New York, 2004.
70. Melissen, S.; Le Bahers, T.; Steinmann, S. N.; Sautet, P. J. Phys. Chem. C 2015, 119, 25188-25196 10.1021/acs.jpcc.5b07059
71. Shockley, W.; Read, W. T., Jr. Phys. Rev. 1952, 87, 835-842 10.1103/PhysRev.87.835
72. Hall, R. N. Phys. Rev. 1952, 87, 387 10.1103/PhysRev.87.387
73. Auger, P. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences 1952, 177, 169
74. Leng, W. H.; Barnes, P. R. F.; Juozapavicius, M.; O'Regan, B. C.; Durrant, J. R. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 967-972 10.1021/jz100051q
75. Law, M. E.; Solley, E.; Liang, M.; Burk, D. E. IEEE Electron Device Lett. 1991, 12, 401-403 10.1109/55.119145
76. Ito, H.; Furuta, T.; Ishibashi, T. Appl. Phys. Lett. 1991, 58, 2936-2938 10.1063/1.104727
77. Cohen, R.; Lyahovitskaya, V.; Poles, E.; Liu, A.; Rosenwaks, Y. Appl. Phys. Lett. 1998, 73, 1400-1402 10.1063/1.122169
78. Kuciauskas, D.; Kanevce, A.; Dippo, P.; Seyedmohammadi, S.; Malik, R. IEEE J. Photovoltaics 2015, 5, 366-371 10.1109/JPHOTOV.2014.2359738
79. Rosenwaks, Y.; Shapira, Y.; Huppert, D. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 1992, 45, 9108-9119 10.1103/PhysRevB.45.9108
80. Casey, H. C., Jr.; Miller, B. I.; Pinkas, E. J. Appl. Phys. 1973, 44, 1281-1287 10.1063/1.1662340
81. Lewis, N. S. Inorg. Chem. 2005, 44, 6900-6911 10.1021/ic051118p
82. Zhuravlev, L. T. Colloids Surf., A 2000, 173, 1-38 10.1016/S0927-7757(00)00556-2
83. Yoneyama, H. Crit. Rev. Solid State Mater. Sci. 1993, 18, 69-111 10.1080/10408439308243416
84. Fukasawa, Y.; Takanabe, K.; Shimojima, A.; Antonietti, M.; Domen, K.; Okubo, T. Chem.-Asian J. 2011, 6, 103-109 10.1002/asia.201000523
85. Gerischer, H. J. Phys. Chem. 1984, 88, 6096-6097 10.1021/j150669a007
86. van der Pauw, L. J. Philips Res. Rep. 1958, 13, 1
87. Heaney, M. B. The Measurement, Instrumentation and Sensors Handbook; CRC, Boca Raton, 2000.
88. Tung, R. T. Appl. Phys. Rev. 2014, 1, 011304 10.1063/1.4858400
89. Physics of Semiconductor Devices, 3 rd ed., Sze, S. M.; Ng, K. K., Eds.; Wiley: New York, 2006,: pp 134-196.
90. Kurtin, S.; McGill, T. C.; Mead, C. A. Phys. Rev. Lett. 1969, 22, 1433-1436 10.1103/PhysRevLett.22.1433
91. Esposito, D. V.; Levin, I.; Moffat, T. P.; Talin, A. A. Nat. Mater. 2013, 12, 562-568 10.1038/nmat3626
92. Ham, Y.; Minegishi, T.; Hisatomi, T.; Domen, K. Chem. Commun. 2016, 52, 5011-5014 10.1039/C6CC00497K
93. Minegishi, T.; Nishimura, N.; Kubota, J.; Domen, K. Chem. Sci. 2013, 4, 1120-1124 10.1039/c2sc21845c
94. Paracchino, A.; Laporte, V.; Sivula, K.; Grätzel, M.; Thimsen, E. Nat. Mater. 2011, 10, 456-461 10.1038/nmat3017
95. Gerischer, H. Electrochim. Acta 1990, 35, 1677-1699 10.1016/0013-4686(90)87067-C
96. Zhang, Z.; Yates, J. T., Jr. Chem. Rev. 2012, 112, 5520-5551 10.1021/cr3000626
97. Grätzel, M. Nature 2001, 414, 338-344 10.1038/35104607
98. Chamousis, R. L.; Osterloh, F. E. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 736-743 10.1039/C3EE42993H
99. Butler, M. A.; Ginley, D. S. J. Electrochem. Soc. 1978, 125, 228-232 10.1149/1.2131419
100. Green, M. A.; Hishikawa, Y.; Warta, W.; Dunlop, E. W.; Levi, D. H.; Hohl-Ebinger, J.; Ho-Baillie, A. W. H. Prog. Photovoltaics 2017, 25, 668-676 10.1002/pip.2909
101. Turner, J. A. J. Chem. Educ. 1983, 60, 327-329 10.1021/ed060p327
102. Lewis, N. S. J. Electrochem. Soc. 1984, 131, 2496-2503 10.1149/1.2115347
103. Rossi, R. C.; Tan, M. X.; Lewis, N. S. Appl. Phys. Lett. 2000, 77, 2698-2700 10.1063/1.1319534
104. Rossi, R. C.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 12303-12318 10.1021/jp011861c
105. Bisquert, J.; Cendula, P.; Bertoluzzi, L.; Gimenez, S. J. Phys. Chem. Lett. 2014, 5, 205-207 10.1021/jz402703d
106. Xiang, C.; Weber, A. Z.; Ardo, S.; Berger, A.; Chen, Y.; Coridan, R.; Fountaine, K. T.; Haussener, S.; Hu, S.; Liu, R.; Lewis, N. S.; Modestino, M. A.; Shaner, M. M.; Singh, M. R.; Stevens, J. C.; Sun, K.; Walczak, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2016, 55, 12974-12988 10.1002/anie.201510463
107. Garcia-Esparza, A. T.; Takanabe, K. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 2894-2908 10.1039/C5TA06983A
108. Cendula, P.; Tilley, S. D.; Gimenez, S.; Bisquert, J.; Schmid, M.; Grätzel, M.; Schumacher, J. O. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 29599-29607 10.1021/jp509719d
109. Mills, T. J.; Lin, F.; Boettcher, S. W. Phys. Rev. Lett. 2014, 112, 148304 10.1103/PhysRevLett.112.148304
110. Lin, F.; Boettcher, S. W. Nat. Mater. 2014, 13, 81-86 10.1038/nmat3811
111. Lichterman, M. F.; Hu, S.; Richter, M. H.; Crumlin, E. J.; Axnanda, S.; Favaro, M.; Drisdell, W.; Hussain, Z.; Mayer, T.; Brunschwig, B. S.; Lewis, N. S.; Liu, Z.; Lewerenz, H. J. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 2409-2416 10.1039/C5EE01014D
112. Laskowski, F. A. L.; Nellist, M. R.; Venkatkarthick, R.; Boettcher, S. W. Energy Environ. Sci. 2017, 10, 570-579 10.1039/C6EE03505A
113. Hu, S.; Shaner, M. R.; Beardslee, J. A.; Lichterman, M.; Brunschwig, B. S.; Lewis, N. S. Science 2014, 344, 1005-1009 10.1126/science.1251428
114. Verlage, E.; Hu, S.; Liu, R.; Jones, R. J. R.; Sun, K.; Xiang, C.; Lewis, N. S.; Atwater, H. A. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 3166-3172 10.1039/C5EE01786F
115. Zhou, X.; Liu, R.; Sun, K.; Chen, Y.; Verlage, E.; Francis, S. A.; Lewis, N. S.; Xiang, C. ACS Energy Lett. 2016, 1, 764-770 10.1021/acsenergylett.6b00317
116. Ding, C.; Shi, J.; Wang, Z.; Li, C. ACS Catal. 2017, 7, 675-688 10.1021/acscatal.6b03107
117. Hill, J. C.; Landers, A. T.; Switzer, J. A. Nat. Mater. 2015, 14, 1150-1156 10.1038/nmat4408
118. Digdaya, I. A.; Adhyaksa, G.; Trzesniewski, B. J.; Garnett, E.; Smith, W. A. Nat. Commun. 2017, 8, 15968 10.1038/ncomms15968
119. Kamat, P. V. Pure Appl. Chem. 2002, 74, 1693-1706 10.1351/pac200274091693
120. Jakob, M.; Levanon, H.; Kamat, P. V. Nano Lett. 2003, 3, 353-358 10.1021/nl0340071
121. Subramanian, V.; Wolf, E. E.; Kamat, P. V. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4943-4950 10.1021/ja0315199
122. Yoshida, M.; Yamakata, A.; Takanabe, K.; Kubota, J.; Osawa, M.; Domen, K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13218-13219 10.1021/ja904991p
123. Lu, X.; Bandara, A.; Katayama, M.; Yamakata, A.; Kubota, J.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 23902-23907 10.1021/jp207484q
124. Stamenkovic, V. R.; Strmcnik, D.; Lopes, P. P.; Markovic, N. M. Nat. Mater. 2017, 16, 57-69 10.1038/nmat4738
125. Suntivich, J.; Perry, E. E.; Gasteiger, H. A.; Shao-Horn, Y. Electrocatalysis 2013, 4, 49-55 10.1007/s12678-012-0118-x
126. Fuel Cell Catalysis, A Surface Science Approach; Koper, M. T. M., Ed.; John Wiley & Sons, Inc.: Hoboken, NJ, 2009,: pp 1-158.
127. Shinagawa, T.; Garcia-Esparza, A. T.; Takanabe, K. Sci. Rep. 2015, 5, 13801 10.1038/srep13801
128. Trasatti, S. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1972, 39, 163-184 10.1016/S0022-0728(72)80485-6
129. Greeley, J.; Jaramillo, T. F.; Bonde, J.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. Nat. Mater. 2006, 5, 909-913 10.1038/nmat1752
130. Matsumoto, Y.; Sato, E. Mater. Chem. Phys. 1986, 14, 397-426 10.1016/0254-0584(86)90045-3
131. Man, I. C.; Su, H.-Y.; Calle-Vallejo, F.; Hansen, H. A.; Martinez, J. I.; Inoglu, N. G.; Kitchin, J.; Jaramillo, T. F.; Nørskov, J. K.; Rossmeisl, J. ChemCatChem 2011, 3, 1159-1165 10.1002/cctc.201000397
132. Grimaud, A.; May, K. J.; Carlton, C. E.; Lee, Y. L.; Risch, M.; Hong, W. T.; Zhou, J.; Shao-Horn, Y. Nat. Commun. 2013, 4, 3439 10.1038/ncomms3439
133. Popczun, E. J.; McKone, J. R.; Read, C. G.; Biacchi, A. J.; Wiltrout, A. M.; Lewis, N. S.; Schaak, R. E. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 9267-9270 10.1021/ja403440e
134. Jiang, P.; Liu, Q.; Liang, Y.; Tian, J.; Asiri, A. M.; Sun, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 12855-12859 10.1002/anie.201406848
135. Popczun, E. J.; Read, C. G.; Roske, C. W.; Lewis, N. S.; Schaak, R. E. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 5427-5430 10.1002/anie.201402646
136. Smith, R. D. L.; Prévot, M. S.; Fagan, R. D.; Zhang, Z.; Sedach, P. A.; Siu, J. M. K.; Trudel, S.; Berlinguette, C. P. Science 2013, 340, 60-63 10.1126/science.1233638
137. Gong, M.; Li, Y.; Wang, H.; Liang, Y.; Wu, J. Z.; Zhou, J.; Wang, J.; Regier, T.; Wei, F.; Dai, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8452-8455 10.1021/ja4027715
138. Gong, M.; Zhou, W.; Tsai, M. C.; Zhou, J.; Guan, M.; Lin, M. C.; Zhang, B.; Hu, Y.; Wang, D. Y.; Yang, J.; Pennycook, S. J.; Hwang, B. J.; Dai, H. Nat. Commun. 2014, 5, 5695 10.1038/ncomms5695
139. Suntivich, J.; May, K. J.; Gasteiger, H. A.; Goodenough, J. B.; Shao-Horn, Y. Science 2011, 334, 1383-1385 10.1126/science.1212858
140. Wei, C.; Feng, Z.; Scherer, G. G.; Barber, J.; Shao-Horn, Y.; Xu, Z. J. Adv. Mater. 2017, 29, 1606800 10.1002/adma.201606800
141. Kanan, M. W.; Nocera, D. G. Science 2008, 321, 1072-1075 10.1126/science.1162018
142. Lutterman, D. A.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 3838-3839 10.1021/ja900023k
143. Dinca, M.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 10337-10341 10.1073/pnas.1001859107
144. Kuang, Y.; Jia, Q.; Ma, G.; Hisatomi, T.; Minegishi, T.; Nishiyama, H.; Nakabayashi, M.; Shibata, N.; Yamada, T.; Kudo, A.; Domen, K. Nat. Energy 2016, 2, 16191 10.1038/nenergy.2016.191
145. Shinagawa, T.; Ng, M. T.-K.; Takanabe, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 5061-5065 10.1002/anie.201701642
146. Shinagawa, T.; Takanabe, K. J. Phys. Chem. C 2016, 120, 24187-24196 10.1021/acs.jpcc.6b07954
147. Electrochemistry, 2 nd ed.; Hamann, C. H.; Hamnett, A.; Vielstich, W., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2007; pp 397-438.
148. Kato, H.; Asakura, K.; Kudo, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3082-3089 10.1021/ja027751g
149. Sakata, Y.; Matsuda, Y.; Nakagawa, T.; Yasunaga, R.; Imamura, H.; Teramura, K. ChemSusChem 2011, 4, 181-184 10.1002/cssc.201000258
150. Shinagawa, T.; Garcia-Esparza, A. T.; Takanabe, K. ChemElectroChem 2014, 1, 1497-1507 10.1002/celc.201402085
151. Subbaraman, R.; Tripkovic, D.; Chang, K. C.; Strmcnik, D.; Paulikas, A. P.; Hirunsit, P.; Chan, M.; Greeley, J.; Stamenkovic, V.; Markovic, N. M. Nat. Mater. 2012, 11, 550-557 10.1038/nmat3313
152. Yang, J.; Cooper, J. K.; Toma, F. M.; Walczak, K. A.; Favaro, M.; Beeman, J. W.; Hess, L. H.; Wang, C.; Zhu, C.; Gul, S.; Yano, J.; Kisielowski, C.; Schwartzberg, A.; Sharp, I. D. Nat. Mater. 2017, 16, 335-341 10.1038/nmat4794
153. Seitz, L. C.; Chen, Z.; Forman, A. J.; Pinaud, B. A.; Benck, J. D.; Jaramillo, T. F. ChemSusChem 2014, 7, 1372-1385 10.1002/cssc.201301030
154. Maeda, K.; Teramura, K.; Lu, D.; Saito, N.; Inoue, Y.; Domen, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 7806-7809 10.1002/anie.200602473
155. Maeda, K.; Domen, K. Top. Curr. Chem. 2011, 303, 95-119 10.1007/128-2011-138
156. Yoshida, M.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Ishikawa, A.; Kubota, J.; Sakata, Y.; Ikezawa, Y.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 10151-10157 10.1021/jp901418u
157. Qureshi, M.; Shinagawa, T.; Tsiapis, N.; Takanabe, K. ACS Sustainable Chem. Eng. 2017, 5, 8079-8088 10.1021/acssuschemeng.7b01704
158. Garcia-Esparza, A. T.; Shinagawa, T.; Ould-Chikh, S.; Qureshi, M.; Peng, X.; Wei, N.; Anjum, D. H.; Clo, A.; Weng, T.-C.; Nordlund, D.; Sokaras, D.; Kubota, J.; Domen, K.; Takanabe, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 5780-5784 10.1002/anie.201701861
159. Pan, C.; Takata, T.; Nakabayashi, M.; Matsumoto, T.; Shibata, N.; Ikuhara, Y.; Domen, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 2955-2959 10.1002/anie.201410961
160. Yoshida, M.; Maeda, K.; Lu, D.; Kubota, J.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 14000-14006 10.1021/jp402240d
161. Hisatomi, T.; Maeda, K.; Takanabe, K.; Kubota, J.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 21458-21466 10.1021/jp9079662
162. Maeda, K.; Xiong, A.; Yoshinaga, T.; Ikeda, T.; Sakamoto, N.; Hisatomi, T.; Takashima, M.; Lu, D.; Kanehara, M.; Setoyama, T.; Teranishi, T.; Domen, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 4096-4099 10.1002/anie.201001259
163. Townsend, T. K.; Browning, N. D.; Osterloh, F. E. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9543-9550 10.1039/c2ee22665k
164. Takanabe, K. In Nanotechnology in Catalysis: Applications in the Chemical Industry, Energy Development, and Environment Protection; Sels, B.; Voorde, M. V., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2017; pp 891-906.
165. Rajeshwar, K. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1301-1309 10.1021/jz200396h
166. Atkins, P.; Paula, J. D. Atkins' Physical Chemistry, 10 th ed.; W. H. Freeman and Company: New York, 2014.
167. Shinagawa, T.; Takanabe, K. J. Power Sources 2015, 287, 465-471 10.1016/j.jpowsour.2015.04.091
168. Haynes, W. M.; Lide, D. R. Handbook of Chemistry and Physics, 92 nd ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 2011.
169. Jin, J.; Walczak, K.; Singh, M. R.; Karp, C.; Lewis, N. S.; Xiang, C. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3371-3380 10.1039/C4EE01824A
170. Chabi, S.; Papadantonakis, K. M.; Lewis, N. S.; Freund, M. S. Energy Environ. Sci. 2017, 10, 1320-1338 10.1039/C7EE00294G
171. Kutz, R. B.; Chen, Q.; Yang, H.; Sajjad, S. D.; Liu, Z.; Masel, I. R. Energy Technol. 2017, 5, 929-936 10.1002/ente.201600636
172. Klingan, K.; Ringleb, F.; Zaharieva, I.; Heidkamp, J.; Chernev, P.; Gonzalez-Flores, D.; Risch, M.; Fischer, A.; Dau, H. ChemSusChem 2014, 7, 1301-1310 10.1002/cssc.201301019
173. Shinagawa, T.; Takanabe, K. ChemSusChem 2017, 10, 1318-1336 10.1002/cssc.201601583
174. Shinagawa, T.; Ng, M. T.-K.; Takanabe, K. ChemSusChem, DOI: 10.1002/cssc.201701266.
175. Dionigi, F.; Vesborg, P. C. K.; Pedersen, T.; Hansen, O.; Dahl, S.; Xiong, A.; Maeda, K.; Domen, K.; Chorkendorff, I. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2937-2942 10.1039/c1ee01242h
176. Esposito, D. V.; Lee, Y.; Yoon, H.; Haney, P. M.; Labrador, N. y.; Moffat, T. P.; Talin, A. A.; Szalai, V. A. Sustainable Energy Fuels 2017, 1, 154-173 10.1039/C6SE00073H
177. Chen, Z.; Jaramillo, T. F.; Deutsch, T. G.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Forman, A. J.; Gaillard, N.; Garland, R.; Takanabe, K.; Heske, C.; Sunkara, M.; McFarland, E. W.; Domen, K.; Miller, E. L.; Turner, J. A.; Dinh, H. N. J. Mater. Res. 2010, 25, 3-16 10.1557/JMR.2010.0020
178. van de Krol, R.; Grätzel, M. Photoelectrochemical Hydrogen Production; Springer: Berlin, 2012.
179. Nurlaela, E.; Ziani, A.; Takanabe, K. Mater. Renew. Sustainable Energy 2016, 5, 18 10.1007/s40243-016-0083-z
180. Nurlaela, E.; Ould-Chikh, S.; Harb, M.; del Gobbo, S.; Aouine, M.; Puzenat, E.; Sautet, P.; Domen, K.; Basset, J.-M.; Takanabe, K. Chem. Mater. 2014, 26, 4812-4825 10.1021/cm502015q
181. Ziani, A.; Nurlaela, E.; Dhawale, D. S.; Silva, D.; Alarousu, E.; Mohammed, O. F.; Takanabe, K. Phys. Chem. Chem. Phys. 2015, 17, 2670-2677 10.1039/C4CP05616G
182. Nurlaela, E.; Wang, H.; Shinagawa, T.; Flanagan, S.; Ould-Chikh, S.; Qureshi, M.; Mics, Z.; Sautet, P.; Le Bahers, T.; Cánovas, E.; Bonn, M.; Takanabe, K. ACS Catal. 2016, 6, 4117-4126 10.1021/acscatal.6b00508
183. de Respinis, M.; Fravventura, M.; Abdi, F. F.; Schreuders, H.; Savenije, T. J.; Smith, W. A.; Dam, B.; van de Krol, R. Chem. Mater. 2015, 27, 7091-7099 10.1021/acs.chemmater.5b02938
184. Vequizo, J. J. M.; Hojamberdiev, M.; Teshima, K.; Yamakata, A. J. Photochem. Photobiol., A 2017, 10.1016/j.jphotochem.2017.09.005
185. Xing, Z.; Zong, X.; Pan, J.; Wang, L. Chem. Eng. Sci. 2013, 104, 125-146 10.1016/j.ces.2013.08.039
186. Setoyama, T.; Takewaki, T.; Domen, K.; Tatsumi, T. Faraday Discuss. 2017, 198, 509-527 10.1039/C6FD00196C
187. Singh, M. R.; Xiang, C.; Lewis, N. S. Sustain. Energy Fuels 2017, 1, 458-466 10.1039/C7SE00062F
188. Pinaud, B. A.; Benck, J. D.; Seitz, L. C.; Forman, A. J.; Chen, Z.; Deutsch, T. G.; James, B. D.; Baum, K. N.; Baum, G. N.; Ardo, S.; Wang, H.; Miller, E.; Jaramillo, T. F. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 1983-2002 10.1039/c3ee40831k
189. Hisatomi, T.; Miyazaki, K.; Takanabe, K.; Maeda, K.; Kubota, J.; Sakata, Y.; Domen, K. Chem. Phys. Lett. 2010, 486, 144-146 10.1016/j.cplett.2010.01.006
190. Hisatomi, T.; Maeda, K.; Takanabe, K.; Kubota, J.; Domen, K. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 21458-21466 10.1021/jp9079662