journal article·2015-11-10

Challenges in Co-Alloyed Titanium Oxynitrides, a Promising Class of Photochemically Active Materials

James J. Brancho, Bart M. Bartlett

Chemistry of Materials· Volume 27· Issue 21
Publisher page

Abstract

We present a perspective on recent developments in modified TiO 2 photocatalysts for visible light-driven photochemistry with an emphasis on water splitting. We focus on doped and alloyed TiO 2 and in particular address the synergistic effects observed in materials with both transition metal cations and nonmetal anions. Several reports have demonstrated absorption of longer wavelengths (λ = 500–600 nm) by codoped materials compared to the absorption edge of TiO 2 . We review these advances against the backdrop of well-established doped TiO 2 research, suggesting on the basis of compositional analysis and wavelength-resolved measurements of photon conversion efficiency that the increase in visible light absorption is likely due to absorption between defect states rather than true band gap narrowing. We draw a distinction between codoped and co-alloyed materials, stressing the attractive electronic structure of the latter. In highlighting recent literature, data examining the rate of photochemical water splitting or magnitude of anodic current as they depend on the wavelength of incident light are emphasized. Finally, areas for further research are highlighted, particularly in the synthesis of co-alloyed compositions of TiO 2 .
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced Photocatalysis Techniques · Electronic and Structural Properties of Oxides · TiO2 Photocatalysis and Solar Cells

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemistry, University of Michigan, 930 North University, Ann Arbor, Michigan 48109, United States

Funding

Basic Energy Sciences

References (100+)

Show source-provided references
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2. 10.1021/cm402151810.1021/cm4021518 ↗
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4. 10.1039/B800489G10.1039/B800489G ↗
5. 10.1002/cssc.20100018210.1002/cssc.201000182 ↗
6. 10.1039/c3ee40831k10.1039/c3ee40831k ↗
7. 10.1021/jz100796610.1021/jz1007966 ↗
8. 10.1557/mrs.2010.510.1557/mrs.2010.5 ↗
9. 10.1021/cm702420310.1021/cm7024203 ↗
10. 10.1016/j.jphotochemrev.2011.02.00310.1016/j.jphotochemrev.2011.02.003 ↗
11. 10.1038/238037a010.1038/238037a0 ↗
12. 10.1039/c1ee01577j10.1039/c1ee01577j ↗
13. 10.1021/jp070911w10.1021/jp070911w ↗
14. 10.1021/jp809385x10.1021/jp809385x ↗
15. 10.1016/j.rser.2005.01.00910.1016/j.rser.2005.01.009 ↗
16. 10.1021/cr050053510.1021/cr0500535 ↗
17. 10.1021/j100102a03810.1021/j100102a038 ↗
18. 10.1021/jp065659r10.1021/jp065659r ↗
19. 10.1021/la00015a01010.1021/la00015a010 ↗
20. 10.1021/jp982948+10.1021/jp982948+ ↗
21. 10.1021/jp407374710.1021/jp4073747 ↗
22. 10.1126/science.106105110.1126/science.1061051 ↗
23. 10.1021/ie303468t10.1021/ie303468t ↗
24. Nagarajan R. · Indian J. Chem., Sect. A: Inorg., Phys., Theor. Anal. Chem. · 2012 · 51 · 145
25. 10.1016/j.tsf.2007.05.04010.1016/j.tsf.2007.05.040 ↗
26. 10.1016/j.solmat.2004.02.04410.1016/j.solmat.2004.02.044 ↗
27. 10.1021/jp037477s10.1021/jp037477s ↗
28. 10.1126/science.107503510.1126/science.1075035 ↗
29. 10.1126/science.120044810.1126/science.1200448 ↗
30. 10.1021/jp409857j10.1021/jp409857j ↗
31. 10.1021/ja710899q10.1021/ja710899q ↗
32. 10.1021/nl201766h10.1021/nl201766h ↗
33. 10.1021/jp073511h10.1021/jp073511h ↗
34. 10.1103/PhysRevLett.102.03640210.1103/PhysRevLett.102.036402 ↗
35. 10.1021/jp202750w10.1021/jp202750w ↗
36. 10.1021/jp025961+10.1021/jp025961+ ↗
37. 10.1039/b202393h10.1039/b202393h ↗
38. 10.1039/C1CC16112A10.1039/C1CC16112A ↗
39. 10.1021/jp408416210.1021/jp4084162 ↗
40. 10.1002/adfm.20130404610.1002/adfm.201304046 ↗
41. 10.1021/ja301726c10.1021/ja301726c ↗
42. 10.1021/ja510282310.1021/ja5102823 ↗
43. 10.1039/c3ee24370b10.1039/c3ee24370b ↗
44. 10.1002/chem.20130015810.1002/chem.201300158 ↗
45. 10.1021/ja308723w10.1021/ja308723w ↗
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57. 10.1016/j.cplett.2005.09.09210.1016/j.cplett.2005.09.092 ↗
58. 10.1021/jp053499y10.1021/jp053499y ↗
59. 10.1039/b922008a10.1039/b922008a ↗
60. 10.1063/1.317491710.1063/1.3174917 ↗
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63. 10.1021/jp312199t10.1021/jp312199t ↗
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65. 10.1039/C2TA00922F10.1039/C2TA00922F ↗
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74. 10.1021/cs200666810.1021/cs2006668 ↗
75. 10.1016/j.jssc.2011.09.01710.1016/j.jssc.2011.09.017 ↗
76. 10.1016/j.apsusc.2011.03.13910.1016/j.apsusc.2011.03.139 ↗
77. 10.1039/C0JM02539A10.1039/C0JM02539A ↗
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80. 10.1016/j.nantod.2011.06.00210.1016/j.nantod.2011.06.002 ↗
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94. 10.1016/j.nimb.2010.02.10810.1016/j.nimb.2010.02.108 ↗
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