Citation: QIU Wei-Tao, HUANG Yong-Chao, WANG Zi-Long, XIAO Shuang, JI Hong-Bing, TONG Ye-Xiang. Effective Strategies towards High-Performance Photoanodes for Photoelectrochemical Water Splitting[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(1): 80-102. doi: 10.3866/PKU.WHXB201607293
光电催化分解水的光阳极改性策略
English
Effective Strategies towards High-Performance Photoanodes for Photoelectrochemical Water Splitting
-
-
[1]
Hisatomi, T.; Kubota, J.; Domen, K. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7520. doi: 10.1039/c3cs60378d
-
[2]
Fujishima, A.; Honda, K. Nature 1972, 238, 37. doi: 10.1038/238037a0
-
[3]
Gan, J.; Lu, X.; Tong, Y. Nanoscale 2014, 6, 7142. doi: 10.1039/c4nr01181c
-
[4]
Lu, X.; Xie, S.; Yang, H.; Tong, Y.; Ji, H. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7581. doi: 10.1039/c3cs60392j
-
[5]
Xie, S.; Li, M.; Wei, W.; Zhai, T.; Fang, P.; Qiu, R.; Lu, X.; Tong, Y. Nano Energy 2014, 10, 313. doi: 10.1016/j.nanoen.2014.09.029
-
[6]
Yang, Y.; Ling, Y.; Wang, G.; Liu, T.; Wang, F.; Zhai, T.; Tong, Y.; Li, Y. Nano Lett. 2015, 15, 7051. doi: 10.1021/acs.nanolett.5b03114
-
[7]
Li, T.; He, J.; Peña, B.; Berlinguette, C. P. Angew. Chem. Int. Edit. 2016, 55, 1769. doi: 10.1002/anie.201509567
-
[8]
Chen, Z.; Dinh, H. N.; Miller, E. Photoelectrochemical Water Splitting; Springer: Heidelberg, 2013; pp 1-15.
-
[9]
Miller, E. L. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 2809. doi: 10.1039C5EE90047F
-
[10]
Li, R.; Weng, Y.; Zhou, X.; Wang, X.; Mi, Y.; Chong, R.; Han, H.; Li, C. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 2377. doi: 10.1039c5ee01398d
-
[11]
Wolcott, A.; Smith, W. A.; Kuykendall, T. R.; Zhao, Y.; Zhang, J. Z. Small 2009, 5, 104. doi: 10.1002/smll.200800902
-
[12]
Wang, H.; Deutsch, T.; Turner, J. A. J. Electrochem. Soc. 2008, 155, F91. doi: 10.1149/1.2888477
-
[13]
Feng, K.; Li, W.; Xie, S.; Lu, X. Electrochim. Acta 2014, 137, 108. doi: 10.1016/j.electacta.2014.05.152
-
[14]
Cesar, I.; Kay, A.; Gonzalez Martinez, J. A.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4582. doi: 10.1021/ja060292p
-
[15]
Rahman, M. A.; Bazargan, S.; Srivastava, S.; Wang, X.; Abd-Ellah, M.; Thomas, J. P.; Heinig, N. F.; Pradhan, D.; Leung, K.T. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 3363. doi: 10.1039c5ee01615k
-
[16]
Hu, Y. S.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Forman, A. J.; Hazen, D.; Park, J. N.; McFarland, E.W. Chem. Mater. 2008, 20, 3803. doi: 10.1021/cm800144q
-
[17]
Cho, S. K.; Park, H. S.; Lee, H. C.; Nam, K. M.; Bard, A. J.J. Phys. Chem. C 2013, 117, 23048. doi: 10.1021/jp408619u
-
[18]
Chen, L.; Toma, F. M.; Cooper, J. K.; Lyon, A.; Lin, Y.; Sharp, I. D.; Ager, J.W. ChemSusChem 2015, 8, 1066. doi: 10.1002cssc.201402984
-
[19]
Tong, L.; Iwase, A.; Nattestad, A.; Bach, Udo.; Weidelener, M.; Gotz, G.; Mishra, A.; Bauerle, P.; Amal, R.; Wallace, G. G.; Mozer, A. J. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9472. doi: 10.1039C2EE22866A
-
[20]
Su, J.; Guo, L.; Bao, N.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2011, 11, 1928. doi: 10.1021/nl2000743
-
[21]
Rao, P. M.; Cai, L.; Liu, C.; Cho, I. S.; Lee, C. H.; Weisse, J.M.; Yang, P.; Zheng, X. Nano Lett. 2014, 14, 1099. doi: 10.1021/nl500022z
-
[22]
Higashi, M.; Domen, K.; Abe, R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6968. doi: 10.1021/ja302059g
-
[23]
Ding, C.; Shi, J.; Wang, D.; Wang, Z.; Wang, N.; Liu, G.; Xiong, F.; Li, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 4589. doi: 10.1039/c3cp50295c
-
[24]
Abdi, F. F.; van de Krol, R. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9398. doi: 10.1021/jp3007552
-
[25]
Abdi, F. F.; Firet, N.; van de Krol, R. ChemCatChem 2013, 5, 490. doi: 10.1002/cctc.201200472.
-
[26]
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. doi: 10.1021/cr1002326
-
[27]
Kim, T.W.; Choi, K. S. Science 2014, 343, 990. doi: 10.1126science.1246913
-
[28]
Qiu, W.; Huang, Y.; Long, B.; Li, H.; Tong, Y.; Ji, H.Chem. -Eur. J. 2015, 21, 19250. doi: 10.1002/chem.201503261
-
[29]
Zhong, D. K.; Choi, S.; Gamelin, D. R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18370. doi: 10.1021/ja207348x
-
[30]
Dotan, H.; Sivula, K.; Grätzel, M.; Rothschild, A.; Warren, S.C. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 958. doi: 10.1039/c0ee00570c
-
[31]
Shi, X.; Choi, I. Y.; Zhang, K.; Kwon, J.; Kim, D. Y.; Lee, J.K.; Oh, S. H.; Kim, J. K.; Park, J. H. Nat. Comm. 2014, 5, 4775. doi: 10.1038/ncomms5775
-
[32]
Chang, X.; Wang, T.; Zhang, P.; Zhang, J.; Li, A.; Gong, J.J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 8356. doi: 10.1021/jacs.5b04186
-
[33]
Rettie, A. J.; Lee, H. C.; Marshall, L. G.; Lin, J. F.; Capan, C.; Lindemuth, J.; McCloy, J. S.; Zhou, J.; Bard, A. J.; Mullins, C.B. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 11389. doi: 10.1021ja405550k
-
[34]
Hahn, N. T.; Ye, H.; Flaherty, D.W.; Bard, A. J.; Mullins, C. B.ACS Nano 2010, 4, 1977. doi: 10.1021/nn100032y
-
[35]
Pihosh, Y.; Turkevych, I.; Mawatari, K.; Uemura, J.; Kazoe, Y.; Kosar, S.; Makita, K.; Sugaya, T.; Matsui, T.; Fujita, D.; Tosa, M.; Kondo, M.; Kitamori, T. Sci. Rep. 2015, 5, 11141. doi: 10.1038/srep11141
-
[36]
Li, M.; Zhang, Z.; Lyu, F.; He, X.; Liang, Z.; Balogun, M. S.; Lu, X.; Fang, P. P.; Tong, Y. Electrochim. Acta 2015, 186, 95. doi: 10.1016/j.electacta.2015.10.048
-
[37]
Peng, Q.; Kalanyan, B.; Hoertz, P. G.; Miller, A.; Kim, D. H.; Hanson, K.; Alibabaei, L.; Liu, J.; Meyer, T. J.; Parsons, G. N.; Glass, J. T. Nano Lett. 2013, 13, 1481. doi: 10.1021/nl3045525
-
[38]
Mohapatra, S. K.; John, S. E.; Banerjee, S.; Misra, M. Chem. Mater. 2009, 21, 3048. doi: 10.1021/cm8030208
-
[39]
Xu, M.; Da, P.; Wu, H.; Zhao, D.; Zheng, G. Nano Lett. 2012, 12, 1503. doi: 10.1021/nl2042968
-
[40]
Wang, G.; Ling, Y.; Wheeler, D. A.; George, K. E.; Horsley, K.; Heske, C.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Nano Lett. 2011, 11, 3503. doi: 10.1021/nl202316j
-
[41]
Kleiman-Shwarsctein, A.; Hu, Y. S.; Forman, A. J.; Stucky, G.D.; McFarland, E.W. J. Phys. Chem. C 2008, 112, 15900. doi: 10.1021/jp803775j
-
[42]
Zhang, P.; Kleiman-Shwarsctein, A.; Hu, Y. S.; Lefton, J.; Sharma, S.; Forman, A. J.; McFarland, E. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 1020. doi: 10.1039/c0ee00656d
-
[43]
Pilli, S. K.; Deutsch, T. G.; Furtak, T. E.; Brown, L. D.; Turner, J. A.; Herring, A. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 3273. doi: 10.1039/c2cp44577H
-
[44]
Liu, Q.; He, J.; Yao, T.; Sun, Z.; Cheng, W.; He, S.; Xie, Y.; Peng, Y.; Cheng, H.; Sun, Y.; Jiang, Y.; Hu, F.; Xie, Z.; Yan, W.; Pan, Z.; Wu, Z.; Wei, S. Nat. Commun. 2014, 5, 5122. doi: 10.1038/ncomms6122
-
[45]
Abdi, F. F.; Han, L.; Smets, A. H.; Zeman, M.; Dam, B.; vande Krol, R. Nat. Commun. 2013, 4, 2195. doi: 10.1038ncomms3195
-
[46]
Coridan, R. H.; Arpin, K. A.; Brunschwig, B. S.; Braun, P. V.; Lewis, N. S. Nano Lett. 2014, 14, 2310. doi: 10.1021/nl404623t
-
[47]
Lin, F.; Boettcher, S.W. Nat. Mater. 2014, 13, 81. doi: 10.1038/nmat3811
-
[48]
Li, R.; Zhang, F.; Wang, D.; Yang, J.; Li, M.; Zhu, J.; Zhou, X.; Han, H.; Li, C. Nat. Commun. 2013, 4, 1432. doi: 10.1038ncomms2401
-
[49]
Wang, G.; Ling, Y.; Lu, X.; Zhai, T.; Qian, F.; Tong, Y.; Li, Y.Nanoscale 2013, 5, 4129. doi: 10.1039/c3nr00569k
-
[50]
Xie, S.; Lu, X.; Zhai, T.; Li, W.; Yu, M.; Liang, C.; Tong, Y.J. Mater. Chem. 2012, 22, 14272. doi: 10.1039/c2jm32605a
-
[51]
Hou, Y.; Zuo, F.; Dagg, A.; Feng, P. Angew. Chem. 2013, 125, 1286. doi: 10.1002/ange.201207578
-
[52]
Li, M.; Zhang, Z.; Lyu, F.; He, X.; Liang, Z.; Balogun, M.; Lu, X.; Fang, P.; Tong, Y. Electrochim. Acta 2015, 186, 95. doi: 00.1016/j.electacta.2015.10.048
-
[53]
Su, J.; Feng, X.; Sloppy, J. D.; Guo, L.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2011, 11, 203. doi: 10.1021/nl1034573
-
[54]
Hou, Y.; Zuo, F.; Dagg, A. P.; Liu, J.; Feng, P. Adv. Mater. 2014, 26, 5043. doi: 10.1002/adma.201401032
-
[55]
Yu, Q.; Meng, X.; Wang, T.; Li, P.; Ye, J. Adv. Funct. Mater. 2015, 25, 2686. doi: 10.1002/adfm.201500383
-
[56]
Li, W.; Da, P.; Zhang, Y.; Wang, Y.; Lin, X.; Gong, X.; Zheng, G. ACS Nano 2014, 8, 11770. doi: 10.1021/nn5053684
-
[57]
Mohapatra, S. K.; Misra, M.; Mahajan, V. K.; Raja, K. S.J. Phys. Chem. C 2007, 111, 8677. doi: 10.1021/jp071906v
-
[58]
Kim, H. I.; Monllor-Satoca, D.; Kim, W.; Choi, W. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 247. doi: 10.1039/c4ee02169J
-
[59]
Zhang, Z.; Zhang, L.; Hedhili, M. N.; Zhang, H.; Wang, P.Nano Lett. 2013, 13, 14. doi: 10.1021/nl3029202
-
[60]
Grigorescu, S.; Bärhausen, B.; Wang, L.; Mazare, A.; Yoo, J.E.; Hahn, R.; Schmuki, P. Electrochem. Commun. 2015, 51, 85. doi: 10.1016/j.elecom.2014.12.019
-
[61]
Reyes-Gil, K. R.; Robinson, D. B. ACS Appl. Mater. Inter. 2013, 5, 12400. doi: 10.1021/am403369p
-
[62]
McDonald, K. J.; Choi, K. S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8553. doi: 10.1039/c2ee22608a
-
[63]
Jia, Q.; Lwashina, K.; Kudo, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 11564. doi: 10.1073/pnas.1204623109
-
[64]
Hodes, G.; Cahen, D.; Manassen, J. Nature 1976, 260, 312. doi: 10.1038/260312a0
-
[65]
Li, L.; Yu, Y.; Meng, F.; Tan, Y.; Hamers, R. J.; Jin, S. Nano Lett. 2012, 12, 724. doi: 10.1021/nl2036854
-
[66]
Vayssieres, L.; Sathe, C.; Butorin, S. M.; Shuh, D. K.; Nordgren, J.; Guo, J. Adv. Mater. 2005, 17, 2320. doi: 10.1002adma.200500992
-
[67]
Mor, G. K.; Shankar, K.; Paulose, M.; Varghese, O. K.; Grimes, C. A. Nano Lett. 2005, 5, 191. doi: 10.1021/nl048301k
-
[68]
Cho, I. S.; Chen, Z.; Forman, A. J.; Kim, D. R.; Rao, P. M.; Jaramillo, T. F.; Zheng, X. Nano Lett. 2011, 11, 4978. doi: 10.1021/nl2029392
-
[69]
Liang, S.; He, J.; Sun, Z.; Liu, Q.; Jiang, Y.; Cheng, H.; He, B.; Xie, Z.; Wei, S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9049. doi: 10.1021/jp300552s
-
[70]
Cesar, I.; Sivula, K.; Kay, A.; Zboril, R.; Gratzel, M. J. Phys. Chem. C 2008, 113, 772. doi: 10.1021/jp809060p
-
[71]
Zhou, M.; Bao, J.; Xu, Y.; Zhang, J.; Xie, J.; Guan, M.; Wang, C.; Wen, L.; Lei, Y.; Xie, Y. ACS Nano 2014, 8, 7088. doi: 10.1021/nn501996a
-
[72]
Ma, M.; Kim, J. K.; Zhang, K.; Shi, X.; Kim, S. J.; Moon, J.H.; Park, J. H. Chem. Mater. 2014, 26, 5592. doi: 10.1021cm502073d
-
[73]
Xie, S.; Zhai, T.; Zhu, Y.; Li, W.; Qiu, R.; Tong, Y.; Lu, X. Int. J. Hydrog. Energy 2014, 39, 4820. doi: 10.1016/j.ijhydene.2014.01.072
-
[74]
Beranek, R.; Kisch, H. Electrochem. Commun. 2007, 9, 761. doi: 10.1016/j.elecom.2006.11.011
-
[75]
Seabold, J. A.; Zhu, K.; Neale, N. R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 1121. doi: 10.1039/c3cp54356k
-
[76]
Hoang, S.; Berglund, S. P.; Hahn, N. T.; Bard, A. J.; Mullins, C. B. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3659. doi: 10.1021ja211369s
-
[77]
Seo, J.; Takata, T.; Nakabayashi, M.; Hisatomi, T.; Shibata, N.; Minegishi, T.; Domen, K. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12780. doi: 10.1021/jacs.5b08329
-
[78]
Bjoerksten, U.; Moser, J.; Grätzel, M. Chem. Mater. 1994, 6, 858. doi: 10.1021/cm00042a026
-
[79]
Sivula, K.; Zboril, R.; Formal, F. L.; Robert, R.; Weidenkaff, A.; Tucek, J.; Frydrych, J.; Grätzel, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7436. doi: 10.1021/ja101564f
-
[80]
Ling, Y.; Wang, G.; Wheeler, D. A.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Nano Lett. 2011, 11, 2119. doi: 10.1021/nl200708y
-
[81]
Khan, S. U. M.; Al-Shahry, M.; Ingler, W. B. Science 2003, 34, 2243. doi: 10.1021/ja101564f
-
[82]
Yang, X.; Wolcott, A.; Wang, G.; Sobo, A.; Fitzmorris, R. C.; Qian, F.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Nano Lett. 2009, 9, 2331. doi: 10.1021/nl900772q
-
[83]
Park, J. H.; Kim, S.; Bard, A. J. Nano Lett. 2006, 6, 24. doi: 10.1021/nl051807y
-
[84]
Hoang, S.; Guo, S.; Hahn, N. T.; Bard, A. J.; Mullins, C. B. Nano Lett. 2012, 12, 26. doi: 10.1021/nl2028188
-
[85]
Yang, K.; Dai, Y.; Huang, B.; Whangbo, M. H. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2624. doi: 10.1021/jp808483a
-
[86]
Chen, X.; Burda, C. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5018. doi: 10.1021/ja711023z
-
[87]
Tachikawa, T.; Tojo, S.; Kawai, K.; Endo, M.; Fujitsuka, M.; Ohno, T.; Nishijima, K.; Miyamoto, Z.; Majima, T. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 19299. doi: 10.1021/jp0470593
-
[88]
Kim, T.W.; Ping, Y.; Galli, G. A.; Choi, K. S. Nat. Commun. 2015, 6, 8769. doi: 10.1038/ncomms9769
-
[89]
Lu, G.; Linsebigler, A.; Yates, J. T., Jr. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11733. doi: 10.1021/j100096a017
-
[90]
Zuo, F.; Wang, L.; Wu, T.; Zhang, Z.; Borchardt, D.; Feng, P.J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11856. doi: 10.1021/ja103843d
-
[91]
Wang, G.; Wang, H.; Ling, Y.; Tang, Y.; Yang, X.; Fitzmorris, R. C.; Wang, C.; Zhang, J. Z.; Li, Y. Nano Lett. 2011, 11, 3026. doi: 10.1021/nl201766h.
-
[92]
Kraut, E.; Grant, R.; Waldrop, J.; Kowalczyk, S. Phys. Rev. Lett. 1980, 44, 1620. doi: 10.1103/PhysRevLett.44.1620
-
[93]
Pan, K.; Dong, Y.; Zhou, W.; Pan, Q.; Xie, Y.; Xie, T.; Tian, G.; Wang, G. ACS Appl. Mater. Inter. 2013, 5, 8314. doi: 10.1021am402154k
-
[94]
McDonald, K. J.; Choi, K. S. Chem. Mater. 2011, 23, 4863. doi: 10.1021/cm202399g
-
[95]
Coridan, R. H.; Shaner, M.; Wiggenhorn, C.; Brunschwig, B.S.; Lewis, N. S. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 6949. doi: 10.1021/jp311947x
-
[96]
He, Z.; Shi, Y.; Gao, C.; Wen, L.; Chen, J.; Song, S. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 389. doi: 10.1021/jp409598s
-
[97]
Yuan, W.; Yuan, J.; Xie, J.; Li, C. M. ACS Appl. Mater. Inter. 2016, 8, 6082. doi: 10.1021/acsami.6b00030
-
[98]
Deng, J.; Lv, X.; Liu, J.; Zhang, H.; Nie, K.; Hong, C.; Wang, J.; Sun, X.; Zhong, J.; Lee, S. T. ACS Nano 2015, 9, 5348. doi: 10.1021/acsnano.5b01028
-
[99]
Sivula, K.; Formal, F. L.; Gratzel, M. Chem. Mater. 2009, 21, 2862. doi: 10.1021/cm900565a
-
[100]
Chen, L.; Yang, J.; Klaus, S.; Lee, L. J.; Woods-Robinson, R.; Ma, J.; Lum, Y.; Cooper, J. K.; Toma, F. M.; Wang, L.W.; Sharp, I. D.; Bell, A. T.; Ager, J.W. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 9595. doi: 10.1021/jacs.5b03536
-
[1]
计量
- PDF下载量: 33
- 文章访问数: 2314
- HTML全文浏览量: 203