journal article·2014-04-09

Layered Tantalum Oxynitride Nanorod Array Carpets for Efficient Photoelectrochemical Conversion of Solar Energy: Experimental and DFT Insights

Nageh K. Allam, Basamat S. Shaheen, Ahmed M. Hafez

Publisher page

Abstract

Anodically fabricated tantalum oxide (Ta2O5) nanorod array carpets are converted into the corresponding tantalum oxynitride (TaON) through nitridation in an ammonia atmosphere. The measured optical bandgap energy of TaON is ∼2.3 eV, which is also confirmed via the density functional theory calculations. When used to photoelectrochemically split water (AM 1.5G illumination, 1 M KOH, and 0.6 V applied DC bias), the multilayer nanorod films show visible-light incident photon conversion efficiencies (IPCE) as high as 7.5%. The enhanced photochemical activity is discussed in terms of the ordered one-dimensional morphology as well as the electron effective mass in TaON and Ta2O5.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced Photocatalysis Techniques · Electronic and Structural Properties of Oxides · Ga2O3 and related materials

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

Affiliations

Energy Materials Laboratory (EML), Physics Department, School of Sciences and Engineering, The American University in Cairo, New Cairo 11835, Egypt

References (43)

Show source-provided references
1. Jiang Z. · Adv. Energy Mater. · 2013 · 3 · 136810.1002/aenm.201300380 ↗
2. Scaife D. E. · Sol. Energy · 1980 · 25 · 4110.1016/0038-092X(80)90405-3 ↗
3. Hitoki G. · Electrochemistry · 2002 · 70 · 46310.5796/electrochemistry.70.463 ↗
4. Maeda K. · Pure Appl. Chem. · 2006 · 78 · 226710.1351/pac200678122267 ↗
5. Hu C.-C. · J. Phys. Chem. C · 2010 · 114 · 2010010.1021/jp1070083 ↗
6. Allam N. K. · ACS Nano · 2011 · 5 · 505610.1021/nn201136t ↗
7. Fuertes A. · J. Mater. Chem. · 2012 · 22 · 329310.1039/c2jm13182j ↗
8. Abe R. · J. Am. Chem. Soc. · 2010 · 132 · 1182810.1021/ja1016552 ↗
9. Higashi M. · Energy Environ. Sci. · 2011 · 4 · 413810.1039/c1ee01878g ↗
10. Choi K.S. · J. Phys. Chem. Lett. · 2010 · 1 · 224410.1021/jz100629n ↗
11. Allam N. K. · Chem. Mater. · 2008 · 20 · 647710.1021/cm801472y ↗
12. El-Sayed H. A. · Nano Lett. · 2009 · 9 · 135010.1021/nl803010v ↗
13. Barton J. E. · J. Mater. Chem. · 2009 · 19 · 489610.1039/b904964a ↗
14. El-Sayed H. A. · Nanoscale · 2010 · 2 · 79310.1039/c0nr00011f ↗
15. Ruckh T. · Nanotechnology · 2009 · 20 · 04510210.1088/0957-4484/20/4/045102 ↗
16. Gonçalves R.V. · J. Phys. Chem. C · 2012 · 116 · 1402210.1021/jp303273q ↗
17. Banerjee S. · Chem. Commun. · 2009 · 713710.1039/b912549c ↗
18. Feng X. J. · Nano Lett. · 2010 · 10 · 94810.1021/nl903886e ↗
19. Ceperley D. M. · Phys. Rev. Lett. · 1980 · 45 · 56710.1103/PhysRevLett.45.566 ↗
20. Segall M.D. · J. Phys.: Condens. Matter · 2002 · 14 · 2717
21. Marques M. · Appl. Phys. Lett. · 2003 · 82 · 307410.1063/1.1570922 ↗
22. Bistritzer R. · Phys. Rev. B · 2011 · 83 · 11511410.1103/PhysRevB.83.115114 ↗
23. Howarth L. E. · J. Appl. Phys. · 1963 · 34 · 23610.1063/1.1729078 ↗
24. Allam N. K. · Mater. Lett. · 2011 · 65 · 194910.1016/j.matlet.2011.03.105 ↗
25. Yang Y. · Angew. Chem., Int. Ed. · 2011 · 50 · 907110.1002/anie.201104029 ↗
26. LaTempa T. J. · J. Phys. Chem. C · 2009 · 113 · 1629310.1021/jp904560n ↗
27. Allam N. K. · Adv. Mater. · 2008 · 20 · 394210.1002/adma.200800815 ↗
28. Raja K.S. · Electrochem. Commun. · 2007 · 9 · 106910.1016/j.elecom.2006.12.024 ↗
29. Macak J. M. · Electrochem. Solid-State Lett. · 2007 · 10 · K2810.1149/1.2737544 ↗
30. Chun W.J. · J. Phys. Chem. B · 2003 · 107 · 179810.1021/jp027593f ↗
31. Yang X. · Chem. Phys. Lett. · 2004 · 383 · 50210.1016/j.cplett.2003.11.037 ↗
32. Chan M. H. · Thin Solid Films · 2009 · 517 · 500610.1016/j.tsf.2009.03.100 ↗
33. Strydom I. L. · J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. · 1991 · 56 · 8510.1016/0368-2048(91)80007-H ↗
34. Mi L. · Appl. Surf. Sci. · 2008 · 255 · 257410.1016/j.apsusc.2008.07.150 ↗
35. Saha N. C. · J. Appl. Phys. · 1992 · 72 · 307210.1063/1.351465 ↗
36. Higashi M. · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 696810.1021/ja302059g ↗
37. Shvets V.A. · J. Non-Cryst. Solids · 2008 · 354 · 302510.1016/j.jnoncrysol.2007.12.013 ↗
38. Lai B.C. · J. Appl. Phys. · 1999 · 85 · 408710.1063/1.370315 ↗
39. Zhang F. · J. Am. Chem. Soc. · 2012 · 134 · 834810.1021/ja301726c ↗
40. Maeda K. · Bull. Chem. Soc. Jpn. · 2008 · 81 · 92710.1246/bcsj.81.927 ↗
41. Nakamura R. · J. Phys. Chem. B · 2004 · 108 · 1061710.1021/jp048112q ↗
42. Nah Y.C. · Nanotechnology · 2010 · 21 · 10570410.1088/0957-4484/21/10/105704 ↗
43. Ruff T. · Electrochim. Acta · 2012 · 62 · 40210.1016/j.electacta.2011.12.045 ↗