Visible Light-Driven Electron Transfer from a Dye-Sensitized p -Type NiO Photocathode to a Molecular Catalyst in Solution: Toward NiO-Based Photoelectrochemical Devices for Solar Hydrogen Production

Autor: Mohammed Boujtita, Carmen E. Castillo, Jérôme Fortage, Martina Sandroni, Yann Pellegrin, Erol Blart, Fabrice Odobel, Patrice Rannou, Cyril Delacôte, Marie-Noëlle Collomb, Saïd Sadki, Florent Légalité, Marcello Gennari, Thibaut Stoll, Alain Deronzier
Přispěvatelé: Département de Chimie Moléculaire - Chimie Inorganique Redox (DCM - CIRE), Département de Chimie Moléculaire (DCM), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation (CEISAM), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Synthèse Organique (Hétérochimie organique, organoéléments et matériaux) (LSOHOOM), Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour l'Environnement (LCPME), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe de spectrométrie moléculaire et atmosphérique (GSMA), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structures et propriétés d'architectures moléculaire (SPRAM - UMR 5819), Institut Nanosciences et Cryogénie (INAC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Chimie Moléculaire - Chimie Inorganique Redox Biomimétique (DCM - CIRE), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Electronique Moléculaire Organique et Hybride (LEMOH), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANR-09-BLAN-0183,HeteroCop(2009), ANR-12-PRGE-0016,POSITIF,Cellules solaires à colorant par sensibilisation d'oxydes semi-conducteurs de type p pour la fabrication de cellules tandem(2012), ANR-11-LABX-0003,ARCANE,Grenoble, une chimie bio-motivée(2011), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2015
Předmět:
Zdroj: Journal of Physical Chemistry C
Journal of Physical Chemistry C, 2015, 119 (11), pp.5806-5818
Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2015, 119 (11), pp.5806-5818
Journal of Physical Chemistry C, 2015, 119 (11), pp.5806-5818. ⟨10.1021/jp511469f⟩
Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2015, 119 (11), pp.5806-5818. ⟨10.1021/jp511469f⟩
ISSN: 1932-7447
1932-7455
DOI: 10.1021/jp511469f⟩
Popis: International audience; The photoelectrochemical activity of a mesoporous NiO electrode sensitized by a ruthenium complex was investigated with several rhodium and cobalt H-2-evolving catalysts. Photocurrent as high as 80 mu A/cm(2) was produced by irradiation of such photocathode in the presence of the Rh(III) polypyridyl complexes, while cobalt complexes gave almost no photocurrent. Photolysis experiments led to the two-electron reduced form of the Rh(III) complexes into Rh(I) complexes and demonstrate the occurrence of an electron transfer chain from NiO to the catalyst. Mott-Schottky experiments evidenced the pH dependence of the NiO flat band potential, explaining the dramatic drop of the photocurrent in acidic conditions (cyanoanilinium). By contrast, in weaker acid conditions (formic acid) the photocurrent increases and the key Rh(III) hydride intermediate was efficiently generated. In acetonitrile solution, Rh(III)-H slowly reacts with HCOOH to generate H-2. However, this process was not catalytic, because the reduction potential of the Ru sensitizer is not sufficiently negative to reduce the Rh(III)-H into Rh(II)-H.
Databáze: OpenAIRE
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