Сонячні редокс-реакції прогресують завдяки гетерострукту на основі перовскіту

Новітні гетероструктури з металогалогенідних перовскітів: шлях до сонячних редокс-реакцій

Сучасний світ невпинно шукає нові способи отримання енергії з відновлюваних джерел. І тут на перший план виходять новітні розробки у сфері металогалогенідних перовскітів (MHP). Відзначимо, що значний внесок у цей напрямок роблять дослідники з Університету Цзяотун в Сіані, Університету технологій Чжецзяні та Північно-західного політехнічного університету під керівництвом професорів Цзянь Лі та Сіюань Фен. Їхня робота спрямована на вирішення основних проблем MHP, таких як обмежена стабільність та швидка рекомбінація зарядів, через інтеграцію з іншими матеріалами для формування вдосконалених гетероструктур.

Інноваційні підходи до формування гетероструктур

Створення якісних гетероструктур на основі MHP дає можливість покращити розділення зарядів, знизивши рекомбінацію носіїв зарядів. Це, в свою чергу, підвищує фотокаталітичну ефективність. Завдяки вдосконаленій пасивації поверхонь стабільними матеріалами, покращується довговічність MHP навіть у складних умовах. Огляд досліджень докладно описує особливості різних типів гетероструктур, таких як Шотткі, I/II типу, Z-схеми та S-схеми, кожна з яких пропонує унікальні механізми переносу зарядів та редокс-властивості.

Методи синтезу, що включають фізичне змішування, електростатичну самозбірку, зріст in situ та гібридні техніки, забезпечують високу якість інтерфейсів. Це відкриває нові можливості для ефективного використання даних структур в різних процесах.

Ефективність і потенційні застосування

Результати досліджень вражають: швидкість виробництва водню досягає 13,6 ммоль на грам на годину, а конверсія CO₂ до CO відбувається з 90% селективністю. Це свідчить про значний потенціал MHP в сфері екологічно чистих технологій, таких як руйнування забруднювачів та зелена органічна синтетика під дією видимого світла. Більш того, механістичні висновки підтримуються сучасними інструментами характеристик і комп’ютерним моделюванням.

Дослідницька команда впевнена, що гетероструктури MHP мають великі перспективи для масштабного виробництва сонячного водню, утилізації вуглекислого газу, екологічної санації та селективних органічних трансформацій. Проте важливо продовжувати розвивати цю сферу, зосередитися на оптимізації інтерфейсів та довгостроковій стабільності матеріалів.

Плани на майбутнє і перспективи

Публікація пропонує детально розроблений план розвитку фотокаталізаторів на основі MHP,