一个有前途的解决能源危机和环保的方法和降低排放的化石燃料是太阳能的转换成氢能源。一个无铅钙钛矿光催化剂对太阳能氢转换最近的一个研究小组创造的香港城市大学(接受)。
示意图说明光电极的沉积与卤化bismuth-based钙钛矿光催化剂。(一)异构电子转换在光电化学碘化氢分解反应动力学。(b)激子的交通动态photogenerated电子空穴对;(c)界面动力学激发态的电子转移。图片来源:山姆许博士的研究小组/香港城市大学。
最重要的是,他们发现固相固相之间的动态接口(金属卤化物钙钛矿分子之间)和固液(金属卤化物钙钛矿和电解质之间)在光电化学制氢过程。
最近的发现提供了一个通向未来创造一个更具太阳能氢燃料生产过程和有效的。
由于它的丰富,能量密度高,环境友好,氢被认为是一个更美好、更有前途的替代不可再生能源。一个有前途的替代光电化学分解水分裂hydrohalic酸使用催化剂由太阳能提供动力。
大多数过渡金属氧化物或金属制成的催化剂在酸性条件下不稳定,所以论文的长期稳定是一个重要的挑战。
含铅混合钙钛矿是用来克服这种稳定性问题,但高水溶性和铅的毒性限制了他们潜在的广泛应用。Bismuth-based钙钛矿,相比之下,已确认提供一种无毒,化学性质稳定的太阳能燃料替代应用程序,但需要提高光催化效率。
山姆徐Hsien-Yi博士,研究相应的作者和助理教授,能源与环境学院,材料科学与工程系,香港城市大学亚博网站下载亚博老虎机网登录
许博士和他的同事最近创建了一个bismuth-based卤化物与能带将钙钛矿结构高效电荷载体运输,由希望设计一个有效的和稳定的光催化剂。
这是mixed-halide钙钛矿的碘离子分布逐渐减少从表面到内部,形成一个能带漏斗结构,促进photo-induced室内表面的电荷转移成功的光催化氧化还原反应。
用铂co-catalyst在可见光照射下,这个新创建的钙钛矿展览一个氢生成率提高到约341±61.7摩尔h1。六个月前被释放的结果。
”我们想要探索金属卤化物钙钛矿之间的动态相互作用分子和那些在光电极和电解质之间的接口,这仍然是未知的。因为光电化学制氢催化过程,高效氢生成可以通过强烈的光吸收利用半导体光催化剂与合适的能带结构和有效的电荷分离,通过外部电场semiconductor-liquid界面附近形成的许博士说,“。
该团队使用随温度而变的时间分辨光致发光研究钙钛矿分子之间的能量转移电子空穴对学习的动力激子转移。
展示电子传递的效率通过固液界面之间perovskite-based光电极和电解质,他们还测量了扩散系数和电子转移速率常数的金属卤化物钙钛矿材料解决方案。亚博网站下载
许博士说,“我们新设计的光催化剂可以有效地演示了如何实现高性能的光电化学氢生成的结果有效的电荷转移。”
团队的实验也表明,电极和电解液界面之间的电荷分离和转移是更有效地通过能带将结构化的卤化物钙钛矿。
更快的光电化学活动光电极的表面是由改进的电荷分离,这可能会导致载流子迁移到表面的金属卤化物钙钛矿沉积在导电玻璃光电极。
因此,在光照射下,能带内的有效电荷转移funnel-structured卤化物钙钛矿显示增加光电流密度。
”发现这些新材料的界面动力学过程中光电化学氢生成是一个重要突破。亚博网站下载界面之间的相互作用的深入理解金属卤化物钙钛矿和液体电解质可以构建一个科学的基础研究人员在这一领域进一步研究的发展替代solar-induced制氢和有用的材料亚博网站下载”,许博士进一步表示。
这些结果发表在学术期刊先进材料亚博网站下载。突出显示的研究被选为里面的封面先进材料亚博网站下载。
许博士是该研究的通讯作者。唐Yunqi博士刚毕业的山姆许博士的实验室,和麦Chun-hong先生,一个博士生在许博士的指导下,co-first作者。Kai Ji-jung教授、赵广州市博士和张军先生,所有从香港城市大学的机械工程系,是额外的合作者。
创新和技术委员会,深圳市科技创新委员会,香港城市大学,香港研究资助委员会为这项研究提供了资金支持。亚博老虎机网登录
期刊引用
唐,Y。,et al。(2022)解体的界面动态隙将Bismuth-Based卤化物钙钛矿。先进的材料。亚博网站下载doi: 10.1002 / adma.202207835
唐,Y。,et al。(2022)隙汇集在Bismuth-Based混合钙钛矿与高效光催化剂Visible-Light-Driven氢进化。小方法。doi: 10.1002 / smtd.202200326。
来源:https://www.cityu.edu.hk/