Halideperovskieten zijn in opkomst als veelbelovende fotokatalytische materialen voor H₂ -evolutie uit water vanwege hun uitstekende foto-elektrische eigenschappen. Het gebrek aan goede oppervlakte-reactieve plaatsen belemmert echter het fotokatalytische potentieel van deze fascinerende verbindingen enorm. In dit werk, Mo₂ C-nanodeeltjes zijn verankerd op methylammoniumloodjodide (MAPbI₃ ) als een niet-edelmetaal-cokatalysator om H₂ . te promoten -evolutie reacties.

Het team publiceerde hun werk in mei. 28 in Vooruitgang in energiemateriaal .

"Fotokatalytische watersplitsing wordt beschouwd als een veelbelovende manier om zonne-energie op te slaan als waterstofenergie", zegt auteur Xiaoxiang Xu, professor bij het Shanghai Key Lab of Chemical Assessment and Sustainability, School of Chemical Science and Engineering, Tongji University. "Momenteel hebben halide-perovskieten grote belangstelling gekregen als fotokatalysatoren voor H₂ -evolutiereacties, maar ze hebben normaal gesproken een tekort aan oppervlaktereactieve plaatsen waar fotodragers niet onmiddellijk kunnen worden overgedragen voor redoxreacties aan het oppervlak."

Xu legde uit dat de extreem zure omgeving die nodig is om halide-perovskieten in een waterige oplossing te stabiliseren, de keuzes van H₂ beperkt. -evolutie-cokatalysator die kan worden afgezet.

"De edelmetaal-cokatalysator Pt is geïntroduceerd om H₂ . te promoten -evolutiereacties, maar is nog steeds onbevredigend, waarschijnlijk vanwege de slechte Pt/halogenide-perovskiet-interfaces," zei Xu. "Robuuste cokatalysatoren op basis van niet-edelmetalen hebben serieuze aandacht gekregen als alternatieven voor co-katalysatoren van edelmetalen."

Hun verbindingen met halide-perovskieten zijn echter over het algemeen erg zwak, vaak als gevolg van structurele mismatch, waardoor snelle ladingsmigraties van halogenide-perovskieten naar deze co-katalysatoren worden voorkomen. Volgens Xu, Mo₂ C, een veelbelovende goedkope elektrokatalysator voor H₂ -evolutiereactie, vertoont uitstekende elektrokatalytische activiteit over een breed pH-bereik en dient daardoor als een potentiële kandidaat-cokatalysator voor fotokatalytische H₂ -evolutie.

Ma₂ C is een van de weinige verbindingen die stabiel zijn in sterke zuren, zei Xu, waardoor het een uitstekende alternatieve cokatalysator is voor halogenideperovskieten die tijdens fotokatalytische reacties in sterk zuur worden gestabiliseerd, b.v. HBr en HI waterige oplossing.

"De tegenovergestelde Zeta-potentialen tussen Mo₂ C en MAPbI₃ zorgen voor stevige onderlinge verbindingen tussen deze verbindingen," zei Xu. "In dit artikel hebben we recent onderzoek geïllustreerd dat H₂ bespoedigt. -evolutie over MAPbI₃ met een niet-edelmetaal-cokatalysator Mo₂ C onder zichtbaar licht."

"We hebben Mo₂ . succesvol geladen C nanodeeltjes op MAPbI₃ door een elektrostatische assemblagemethode om Mo₂ . te fabriceren C@MAPbI₃ composieten," zei Xu.

"De Mo₂ C-nanodeeltjes blijken homogeen en stevig verankerd te zijn aan het oppervlak van MAPbI₃ ," zei Xu. "Dankzij de sterke onderlinge verbindingen tussen Mo₂ C en MAPbI₃ , ma₂ C@MAPbI₃ composieten vertonen superieure fotokatalytische activiteit voor H₂ -evolutie uit water die duidelijk de ongerepte MAPbI₃ . overtreft en Pt deponeerde MAPbI₃ onder dezelfde testomstandigheden."

"Verdere analyse suggereert dat Mo₂ C-nanodeeltjes vergemakkelijken niet alleen ladingsscheiding in MAPbI₃ maar ook de grensvlakladingsoverdracht voor waterreductiereacties aanzienlijk versnellen," zei Xu. "Deze bevindingen rechtvaardigen de Mo₂ C als een efficiënte niet-edelmetaal-cokatalysator voor halide-perovskiet-fotokatalysatoren die werken in een zeer zure omgeving." + Verken verder

Uitstekende transporteigenschappen van hybride perovskieten onder hoge druk