产生卤化氢和锡钙钛矿

在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS能源字母的机制,研究人员讨论了光催化制氢反应界面的水和卤化锡钙钛矿。

研究:光催化制氢的反应机理在水/卤化锡钙钛矿接口。图片来源:音频和werbung / Shutterstock.com

背景

由于photogenerated航空公司的长寿命、高吸收系数,和容错,金属卤化物钙钛矿是光电的有趣的材料。欧洲杯足球竞彩尤其是含铅材料,迅速上欧洲杯足球竞彩升为竞争对手硅光电景观由于这些特性。

铅和锡的替代是一个可行的选择减少含铅产品的潜在毒性。尽管卤化锡钙钛矿(thp)隙较低,产生的太阳能电池的效率和稳定是有限的。由于他们的乐队优势可调谐性,经过也有趣的论文在理论。

金属卤化物钙钛矿无法函数在水环境中一直使用的障碍在多相光催化,一项新的研究表明,一些经过肥性在光催化制氢和活跃。

金属卤化物钙钛矿,而潜在适合光催化,经常不稳定当暴露于水分和水,限制了其在水环境中使用。这种模式最近进化新钙钛矿肥性和无铅的报告。Bi - Sn-based钙钛矿取得了可喜的成果,展示水稳定性和良好的光催化能力。

关于这项研究

在目前的研究中,作者讨论了实用先进的电子结构计算比较活跃的反应性和肥性DMASnBr₃(DMA = dimethylammonium)对原型MASnBr钙钛矿₃和MASnI₃化合物(马= methylammonium)阐明机械基础经过催化活性的细节。

传导带能量,驱动电子的结合能极化子在经过表面,被发现。

团队说明一个网站阳离子之间的相互作用的影响和材料上的卤素的photo-reactivity钙钛矿的监管电子能级。更稳定和高效光催化氢减少材料是由解释的关键阶段的反应。欧洲杯足球竞彩

研究人员比较了典型的锡钙钛矿MASnI₃和MASnBr₃的肥性DMASnBr₃使用高级密度泛函理论计算。他们评估该材料的电子结构,和MASnI欧洲杯足球竞彩₃和DMASnBr₃缺陷的结合能和极化子各种板被确定。

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钙钛矿与水的相互作用模拟,AX -和SnX₂终止表面被用来重建整个氢生成反应模式。电荷俘获和经过光催化活性的使用原型MASnI也检查了₃和最近合成肥性photoreactive DMASnBr_3所示。

观察

态密度(DOS)表明,卤化物和网站阳离子的相互作用导致了显著的调优的材料带边缘。结果的价带(VB)调低速档0.8 eV和导带(CB)加速1.2 eV, MASnI预测隙增加从1.1 eV₃在DMASnBr 3.2 eV₃。增加了第二个电子时,电荷定位被发现与创造Sn-Sn二聚体与邦德长度从3.1到3.3不等。对所有模型研究、水分离明显,ΔE⁰_迪斯(H₂O) > 1.5 eV。

电子的存在极化子在经过表面的结合能是直接连接到导带的位置优势,发挥了重要作用在光催化氢减少活动。比较分析显示,表面电子的传导带energetics-determined结合能极化子扮演了双重角色的光催化生产氢。除了提供反应的主要驱动力,捕获电子转移对氢减少堵塞。

结果还表明,阳离子之间的相互作用和卤化物是一个关键因素,影响油管压力的稳定,光催化效率。

结论

总之,该研究阐明,通过调整钙钛矿电子能量水平,材料的化学成分、卤素和网站阳离子,起着至关重要的作用在定义材料的photo-reactivity。作者强调,这项研究的结果可以帮助发展的更有效和稳定的光催化氢减少材料界面photocoupled解释关键流程的电子转移机制。欧洲杯足球竞彩

他们也相信,因为经过的photo-reactivity取决于他们的电子能级的位置,一个网站阳离子之间的相互作用和卤素修改这一特性可用于生成更稳定和高效光催化氢减少材料。欧洲杯足球竞彩

源

Ricciarelli D。凯撒,W。Mosconi E。,等。光催化制氢的反应机理在水/卤化锡钙钛矿接口。ACS能源信件1308 - 1315 (2022)。https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.2c00122

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