Прогрес реакцій редокс під впливом сонячної енергії за допомогою гетероструктур на основі перовскітів

Нові горизонти сонячної енергетики: гетероструктури на основі металгалідних перовскітів

Вчені з Університету Сіаня Цзяотун, Технологічного університету Чжецзян та Північно-Західного політичного університету кинули виклик традиційним уявленням про фотокаталіз, опублікувавши огляд досліджень щодо гетероструктур на основі металгалідних перовскітів (MHP). Гетероструктури MHP можуть стати важливою рушійною силою для редокс-реакцій, що працюють на сонячній енергії, пропонуючи широкі можливості для розвитку альтернативної енергетики.

Під керівництвом професорів Цзянь Лі та Сіуянь Фен, команда дослідників прагне розв’язати проблеми, які зазвичай виникають при використанні MHP, такі як обмежена стабільність та швидка рекомбінація заряджених частинок. Інтеграція MHP з іншими матеріалами дозволяє створювати вдосконалені гетероструктури, які підвищують ефективність розділення зарядів та зменшують рекомбінацію носіїв заряду, що в свою чергу збільшує фотокаталітичну ефективність.

Інноваційні структури

У своєму огляді, дослідники детально описали структуру та функцію різних типів гетероструктур MHP, таких як структури Шотткі, Type-I/II, Z-схеми та S-схеми. Ці структури відкривають різні механізми переносу зарядів та редокс-властивостей, що робить їх універсальними для різних задач в альтернативній енергетиці. Методи синтезу, включаючи фізичне змішування, електростатичну самозбірку, in situ зростання та гібридні методи, дозволяють створити високоякісні інтерфейси.

Вищі показники ефективності

Гетероструктури MHP демонструють вражаючі показники продуктивності. Зокрема, було досягнуто швидкості виробництва водню до 13,6 ммоль на грам на годину, а конверсія CO2 в CO досягла 90% селективності. Ефективність цих гетероструктур також полягає у здатності розкладати забруднювачі та сприяти реакціям зеленої органічної синтези під дією видимого світла. Ці результати підкріплені сучасними інструментами характеризації та комп’ютерним моделюванням.

Майбутнє гетероструктур MHP

За словами дослідницької групи, гетероструктури MHP мають величезний потенціал для масштабованого виробництва сонячного водню, утилізації CO2, екологічного очищення середовища та селективних органічних перетворень. Проте, потрібно продовжувати дослідження з метою оптимізації інтерфейсів, довгострокової стабільності, реакцій без жертводавців та процесів багатократного переносу електронів, що відкриють нові можливості для широкого застосування цих технологій.

Цей ог