Розвиток реакцій редокс на основі сонячної енергії з використанням перовскітових гетероструктур

Інновації у гетероструктурах металогалідних перовскітів для сонячних редокс-реакцій

Сталий розвиток альтернативної енергетики набирає обертів, і інноваційні наукові рішення відіграють у цьому ключову роль. Команда дослідників з Університету Сяньяна Цзяотун, Університету технологій Чжецзян та Північно-Західного політехнічного університету, очолювана професорами Цзянем Лі та Сійюанем Фенгом, зосередила увагу на розробці гетероструктур на основі металогалідних перовскітів (МГП). Це рішення покликане вирішити проблеми стабільності та швидкої рекомбінації зарядів, що відзначаються в МГП, та інтегрувати їх з іншими матеріалами для створення високоефективних гетероструктур.

Роль гетероструктур в енергетиці

Гетероструктури на основі МГП сприяють ефективному розділенню зарядів, що зменшує ризики рекомбінації носіїв і підвищує фотокаталітичну ефективність. Вони також підвищують довговічність МГП в умовах підвищеної складності завдяки пасивуванню поверхні стабільними матеріалами. Огляд підкреслює важливість різних структур, таких як типи Шотткі, І/ІІ типів, Z-схеми та S-схеми, які забезпечують різні механізми переносу зарядів і розширюють можливості редокс-властивостей.

Техніки синтезу та значні результати

Методи синтезу гетероструктур різноманітні та включають фізичне змішування, електростатичну самоорганізацію, in situ зростання та гібридні техніки для створення якісних інтерфейсів. Науковці досягли значних результатів, зокрема, швидкість виробництва водню досягла 13.6 ммоль на грам на годину, а конверсія CO2 в CO досягла 90% селективності.

Ці гетероструктури відрізняються також високою ефективністю в деградації забруднюючих речовин та стимуляції зеленої органічної синтези при освітленні видимим світлом. Механістичні висновки підкріплені сучасними інструментами характеристик та комп’ютерним моделюванням.

Перспективи та значення для майбутнього

Дослідження відзначають, що гетероструктури МГП мають значний потенціал для масштабного виробництва сонячного водню, використання CO2, екологічного очищення та селективних органічних перетворень. Подальші дослідження кількісного і якісного розширення інтерфейсів, довгострокової стабільності, а також процесів без жертвових реагентів та багатократного переносу електронів можуть призвести до революційних змін у сфері енергетики.

Публікація надає важливу дорожню карту для просування фотокаталізаторів на основі МГП від лабораторних досліджень до реальних технологій перетворення сон