journal article·2021-09

Nanoarray Structures for Artificial Photosynthesis

Liangqiu Tian, Qi Xin, Chang Zhao, Guancai Xie, Muhammad Zain Akram, Wenrong Wang, Renping Ma, Xinrui Jia, Beidou Guo, Jian Ru Gong

Small· Volume 17· Issue 38
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Abstract

Abstract Conversion and storage of solar energy into fuels and chemicals by artificial photosynthesis has been considered as one of the promising methods to address the global energy crisis. However, it is still far from the practical applications on a large scale. Nanoarray structures that combine the advantages of nanosize and array alignment have demonstrated great potential to improve solar energy conversion efficiency, stability, and selectivity. This article provides a comprehensive review on the utilization of nanoarray structures in artificial photosynthesis of renewable fuels and high value‐added chemicals. First, basic principles of solar energy conversion and superiorities of using nanoarray structures in this field are described. Recent research progress on nanoarray structures in both abiotic and abiotic–biotic hybrid systems is then outlined, highlighting contributions to light absorption, charge transport and transfer, and catalytic reactions (including kinetics and selectivity). Finally, conclusions and outlooks on future research directions of nanoarray structures for artificial photosynthesis are presented.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Quantum Dots Synthesis And Properties · Copper-based nanomaterials and applications · Advanced Photocatalysis Techniques

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

Affiliations

Chinese Academy of Sciences (CAS) Center for Excellence in Nanoscience CAS Key Laboratory for Nanosystem and Hierarchical Fabrication National Center for Nanoscience and Technology Beijing 100190 P. R. China

School of Chemical Sciences University of CAS Beijing 100049 P. R. China

Funding

National Natural Science Foundation of China · Natural Science Foundation of Beijing Municipality · Center for Advanced Study, University of Illinois at Urbana-Champaign

References (100+)

Show source-provided references
1. 10.1039/c3ee40831k10.1039/c3ee40831k ↗
2. 10.1002/adma.20130120710.1002/adma.201301207 ↗
3. 10.1016/S0360-3199(02)00022-810.1016/S0360-3199(02)00022-8 ↗
4. 10.1016/j.micromeso.2014.09.04010.1016/j.micromeso.2014.09.040 ↗
5. 10.1002/aenm.20160068310.1002/aenm.201600683 ↗
6. 10.1039/C6CS00306K10.1039/C6CS00306K ↗
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15. 10.1038/ncomms1133510.1038/ncomms11335 ↗
16. 10.3389/fenrg.2014.0003510.3389/fenrg.2014.00035 ↗
17. 10.1039/C8CS00016F10.1039/C8CS00016F ↗
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19. 10.1039/b718969a10.1039/b718969a ↗
20. 10.1039/C4CY00974F10.1039/C4CY00974F ↗
21. 10.1021/cm402319810.1021/cm4023198 ↗
22. 10.1007/s40843-014-0003-110.1007/s40843-014-0003-1 ↗
23. 10.1016/S1872-2067(18)63104-310.1016/S1872-2067(18)63104-3 ↗
24. 10.1039/B800489G10.1039/B800489G ↗
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26. 10.1039/C5NH00098J10.1039/C5NH00098J ↗
27. 10.1016/j.nantod.2015.06.00110.1016/j.nantod.2015.06.001 ↗
28. 10.1021/nl500022z10.1021/nl500022z ↗
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35. 10.1039/C2CS35266D10.1039/C2CS35266D ↗
36. 10.1002/anie.20161133010.1002/anie.201611330 ↗
37. 10.1021/cr300062610.1021/cr3000626 ↗
38. 10.1016/j.scib.2019.07.01710.1016/j.scib.2019.07.017 ↗
39. 10.1021/acsenergylett.9b0258510.1021/acsenergylett.9b02585 ↗
40. 10.1002/adfm.20140274210.1002/adfm.201402742 ↗
41. 10.1016/j.nanoen.2020.10464810.1016/j.nanoen.2020.104648 ↗
42. 10.1039/C8CS00997J10.1039/C8CS00997J ↗
43. 10.1016/j.cplett.2011.03.07410.1016/j.cplett.2011.03.074 ↗
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45. 10.1039/C6EE02215D10.1039/C6EE02215D ↗
46. 10.1038/nenergy.2017.4510.1038/nenergy.2017.45 ↗
47. 10.1016/j.nantod.2018.04.00210.1016/j.nantod.2018.04.002 ↗
48. 10.1016/j.nanoen.2015.02.02410.1016/j.nanoen.2015.02.024 ↗
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50. 10.1016/j.apcatb.2019.11854010.1016/j.apcatb.2019.118540 ↗
51. 10.1039/C4CP04245J10.1039/C4CP04245J ↗
52. 10.1002/smll.20180374610.1002/smll.201803746 ↗
53. 10.1016/j.apcatb.2020.11877710.1016/j.apcatb.2020.118777 ↗
54. 10.1039/c3cc40760h10.1039/c3cc40760h ↗
55. 10.1039/C6MH00063K10.1039/C6MH00063K ↗
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76. 10.1016/j.apsusc.2014.09.09510.1016/j.apsusc.2014.09.095 ↗
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81. 10.1039/C9EE02986A10.1039/C9EE02986A ↗
82. 10.1002/adma.20180513210.1002/adma.201805132 ↗
83. 10.1016/j.nanoen.2019.05.07110.1016/j.nanoen.2019.05.071 ↗
84. 10.1016/j.pmatsci.2019.10063210.1016/j.pmatsci.2019.100632 ↗
85. 10.1016/j.ijhydene.2006.01.01410.1016/j.ijhydene.2006.01.014 ↗
86. 10.1039/C0EE00570C10.1039/C0EE00570C ↗
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96. 10.1021/nn200100v10.1021/nn200100v ↗
97. 10.1016/j.jpowsour.2015.11.01610.1016/j.jpowsour.2015.11.016 ↗
98. 10.1021/am500234v10.1021/am500234v ↗
99. 10.1021/nl302796f10.1021/nl302796f ↗
100. 10.1021/acsaem.8b0034610.1021/acsaem.8b00346 ↗