Fremskyndelse af brintskabelse med en cokatalysator af ikke-ædelmetal under synligt lys

Halidperovskitter har vist sig at være lovende fotokatalytiske materialer til H₂ -udvikling fra vand på grund af deres fremragende fotoelektriske egenskaber. Imidlertid hindrer manglen på ordentlige overfladereaktive steder i høj grad det fotokatalytiske potentiale af disse fascinerende forbindelser. I dette arbejde, Mo₂ C nanopartikler er blevet forankret på methylammonium blyiodid (MAPbI₃ ) som en ikke-ædelmetal cokatalysator for at fremme H₂ -evolutionsreaktioner.

Holdet offentliggjorde deres arbejde i maj. 28 i Energimaterialefremskridt .

"Fotokatalytisk vandopdeling er blevet betragtet som en lovende vej til at lagre solenergi som brintenergi," sagde papirforfatter Xiaoxiang Xu, professor ved Shanghai Key Lab of Chemical Assessment and Sustainability, School of Chemical Science and Engineering, Tongji University. "På nuværende tidspunkt har halogenidperovskitter fået stor interesse som fotokatalysatorer for H₂ -evolutionsreaktioner, men de er normalt mangelfulde i overfladereaktive steder, hvor fotobærere ikke umiddelbart kan overføres til overfladeredoxreaktioner."

Xu forklarede, at det ekstremt sure miljø, der er nødvendigt for at stabilisere halogenidperovskitter i en vandig opløsning, begrænser valgene af H₂ -evolution cokatalysator, der kan deponeres.

"Ædelmetal-cokatalysatoren Pt er blevet introduceret for at fremme H₂ -evolutionsreaktioner, men er stadig utilfredsstillende, sandsynligvis på grund af de dårlige Pt/halogenid-perovskit-grænseflader," sagde Xu. "Robuste ikke-ædelmetal-baserede cokatalysatorer har fået seriøs opmærksomhed som alternativer til ædelmetal-cokatalysatorer."

Imidlertid er deres forbindelser med halogenidperovskitter generelt meget svage, ofte på grund af strukturel mismatch, hvilket forhindrer hurtige ladningsmigreringer fra halogenidperovskitter til disse cokatalysatorer. Ifølge Xu, Mo₂ C, en lovende billig elektrokatalysator til H₂ -evolutionsreaktion, udviser fremragende elektrokatalytisk aktivitet over et bredt pH-område og tjener derved som en potentiel cokatalysatorkandidat for fotokatalytisk H₂ -evolution.

Mo₂ C er en af ​​få forbindelser, der er stabile i stærke syrer, sagde Xu, hvilket gør den til en fremragende alternativ cokatalysator til halogenidperovskitter, som stabiliseres i stærk syre under fotokatalytiske reaktioner, f.eks. HBr og HI vandig opløsning.

"De modsatte Zeta-potentialer mellem Mo₂ C og MAPbI₃ sikre faste forbindelser mellem disse forbindelser," sagde Xu. "I dette papir illustrerede vi nyere forskning, der fremskynder H₂ -evolution over MAPbI₃ med en ikke-ædelmetal cokatalysator Mo₂ C under synligt lys."

"Vi har indlæst Mo₂ C nanopartikler på MAPbI₃ ved en elektrostatisk samlingsmetode for at fremstille Mo₂ C@MAPbI₃ kompositter," sagde Xu.

"Mo₂ C nanopartikler har vist sig at være homogent og fast forankret på overfladen af ​​MAPbI₃ ," sagde Xu. "Takket være de stærke forbindelser mellem Mo₂ C og MAPbI₃ , Mo₂ C@MAPbI₃ kompositter udviser overlegen fotokatalytisk aktivitet for H₂ -evolution fra vand som klart overgår uberørt MAPbI₃ og Pt deponerede MAPbI₃ under de samme testbetingelser."

"Yderligere analyse tyder på, at Mo₂ C nanopartikler letter ikke kun ladningsadskillelse i MAPbI₃ men også væsentligt fremskynde grænsefladeladningsoverførsel til vandreduktionsreaktioner," sagde Xu. "Disse resultater retfærdiggør Mo₂ C som en effektiv ikke-ædelmetal-cokatalysator til halogenid-perovskit-fotokatalysatorer, der arbejder under et stærkt surt miljø." + Udforsk yderligere

Fremragende bærertransportegenskab for hybridperovskitter under høje tryk