Сонячно-енергетичні редокс-реакції здійснюють прорив завдяки гетерострукту на основі перовскиту

Інноваційні можливості гетероструктур з металогалогенидних перовскитів у відновлюваній енергетиці

У світі альтернативної енергетики важливо відзначити нове досягнення, яке сталося завдяки зусиллям дослідників з Університету Цзяотун Сіаня, Університету технологій Чжецзян та Північно-західного політехнічного університету. Їхній огляд, очолюваний проф. Цзянем Лі та проф. Сієюаном Фенгом, присвячений розробці гетероструктур з металогалогенидних перовскитів (МГП) для червонокисневих реакцій з використанням сонячної енергії.

Основна мета цих досліджень полягає у вирішенні проблем МГП, таких як обмежена стабільність і швидка рекомбінація зарядів. Використання вдосконалених гетероструктур дозволяє підвищити ефективність розділення зарядів, що сприяє зменшенню рекомбінації та підвищенню фотокаталітичної ефективності. Це досягається шляхом покриття поверхні стабільними матеріалами, що також суттєво покращує довговічність МГП у складних умовах.

Різноманітність гетероструктур та їх можливості

Огляд базується на детальному дослідженні структур і функцій різноманітних гетероструктур МГП: типи Шоткі, I/II, Z-схеми та S-схеми. Кожна з цих структур має свої особливості в механізмах переносу заряду і редокс-властивостях. Для синтезу гетероструктур дослідники використовують фізичне змішування, електростатичну самозбірку, in situ ріст та гібридні техніки для створення високоякісних інтерфейсів.

Значні досягнення в області продуктивності включають швидкість виробництва водню до 13.6 ммоль/г/год, а також перетворення CO2 в CO з 90% селективністю. Ці гетероструктури також демонструють ефективність у деградації забруднювачів та сприяють зеленим реакціям органічного синтезу під впливом видимого світла.

Перспективи та виклики для майбутніх досліджень

Гетероструктури МГП мають великий потенціал для масштабованого виробництва водню з сонячної енергії, утилізації CO2, екологічної рекультивації та селективних органічних перетворень. Основною задачею, за словами дослідників, є подальша оптимізація інтерфейсу, довготривала стабільність, розробка реакцій без жертвуючих агентів та процеси багатозарядного переносу. Це дозволить розширити можливості використання таких матеріалів.

Публікація, підкріплена сучасними інструментами характеристики та обчислювальним моделюванням, пропонує дорожню карту для розвитку фотокаталізаторів на основі МГП від лабораторних досліджень до практичного використання у технологіях перетворення сонячної енергії у корисну хімію. Майбутнє альтернативної енергетики виглядає надзвичайно перспективним завдяки таким ін