Прогрес у сонячних редокс-реакціях за допомогою гетероструктур на основі перовскитів

Розвиток гетероструктур на основі перовськітів: новий напрямок у сонячній енергетиці

Сучасні дослідження в галузі альтернативної енергетики активно досліджують можливості використання металогалогенідних перовськітів (МГП) для сонячно-управлінських редокс-реакцій. Ці високоефективні матеріали привертають увагу завдяки своїм унікальним властивостям, проте значні виклики все ще стоять перед вченими. Дослідницька група під керівництвом професорів Цзяня Лі та Сіїюана Фенга з Університету Цзяотун у Сіані, Технологічного університету Чжецзян та Північно-західного політехнічного університету пропонує оригінальне вирішення цих проблем — створення гетероструктур на основі МГП.

Інтеграція МГП з іншими матеріалами дозволяє вирішити питання обмеженої стабільності та швидкої рекомбінації зарядів, що кардинально змінює підхід до фотокаталічних процесів. Гетероструктури забезпечують ефективне розділення зарядів, зменшуючи тим самим рекомбінацію носіїв заряду і, як наслідок, підвищують фотокаталітичну ефективність. Основна мета полягає у використанні таких гетероструктур для сталого виробництва енергії.

Типи та методи створення гетероструктур

Різноманіття типів гетероструктур МГП вражає: це і типи Шотткі, Type-I/II, Z-схема та S-схема. Кожен з цих типів має свої унікальні механізми переносу зарядів і редокс-властивості, що забезпечує широкий спектр потенційного застосування. Методики синтезу гетероструктур різняться від фізичного змішування до електростатичної самоорганізації, in situ росту та застосування гібридних технологій. Все це дозволяє досягти високоякісних інтерфейсів, необхідних для стабільної роботи гетероструктур.

Результати та перспективи застосування

Останні дослідження демонструють неймовірні результати: швидкість виробництва водню досягає 13,6 ммоль на грам на годину, а селективність перетворення CO2 в CO становить 90%. Крім того, такі гетероструктури ефективні у деградації забруднювачів та сприяють зеленій органічній синтезній реакції під видимим світлом. Це підкріплюється сучасними інструментами характеризації та обчислювальним моделюванням, що робить висновки ще більш значущими.

На думку дослідників, гетероструктури МГП мають великий потенціал для масштабованого виробництва сонячного водню, утилізації CO2, екологічної санації та селективних органічних трансформацій. Важливою складовою подальших досліджень є оптимізація інтерфейсу, забезпечення довгострокової стабільності та реалізація процесів переносу без використання жертвувальних агентів.

Опублікована дорожня карта розробки фотокаталізаторів на базі МГП надає перехід від лабораторних дос