Acelerando a criação de hidrogênio com um cocatalisador de metal não nobre sob luz visível
Evolução de hidrogênio sobre Mo2 C@MAPbI3 . Crédito:Laboratório Chave de Avaliação Química e Sustentabilidade de Xangai, Escola de Ciência e Engenharia Química, Universidade de Tongji
As perovskitas haletos estão emergindo como materiais fotocatalíticos promissores para H
2 -evolução da água devido às suas excelentes propriedades fotoelétricas. No entanto, a falta de sítios reativos de superfície adequados dificulta muito o potencial fotocatalítico desses compostos fascinantes. Neste trabalho, Mo
2 As nanopartículas C foram ancoradas em iodeto de chumbo de metilamônio (MAPbI
3 ) como um cocatalisador de metais não nobres para promover H
2 -reações de evolução.
A equipe publicou seu trabalho em maio. 28 em
Avanços de materiais de energia .
"A separação fotocatalítica da água tem sido considerada uma rota promissora para armazenar energia solar como energia de hidrogênio", disse o autor do artigo Xiaoxiang Xu, professor do Laboratório de Avaliação Química e Sustentabilidade de Xangai, Escola de Ciência e Engenharia Química da Universidade de Tongji. "Atualmente, perovskitas haletos têm ganhado grande interesse como fotocatalisadores para H
2 -reações de evolução, mas são normalmente deficientes em locais reativos de superfície onde fotoportadores não podem ser prontamente transferidos para reações redox de superfície."
Xu explicou que o ambiente extremamente ácido necessário para estabilizar as perovskitas de haleto em uma solução aquosa restringe as escolhas de H
2 -cocatalisador de evolução que pode ser depositado.
"O cocatalisador de metal nobre Pt foi introduzido para promover H
2 -reações de evolução, mas ainda é insatisfatória, provavelmente devido às interfaces pobres de Pt/haleto perovskita", disse Xu. "Cocatalisadores robustos à base de metais não nobres ganharam séria atenção como alternativas ao cocatalisador de metais nobres".
No entanto, suas conexões com perovskitas haletos são geralmente muito fracas, muitas vezes devido a incompatibilidade estrutural, impedindo assim migrações de carga rápidas de perovskitas haletos para esses cocatalisadores. De acordo com Xu, Mo
2 C, um promissor eletrocatalisador de baixo custo para H
2 -reação de evolução, exibe excelente atividade eletrocatalítica em uma ampla faixa de pH, servindo assim como um potencial cocatalisador candidato para H
2 fotocatalítico -evolução.
M
2 C é um dos poucos compostos que são estáveis em ácidos fortes, disse Xu, tornando-o um excelente cocatalisador alternativo para perovskitas de haleto que são estabilizados em ácido forte durante reações fotocatalíticas, por exemplo. solução aquosa de HBr e HI.
"Os potenciais Zeta opostos entre Mo
2 C e MAPbI
3 garantir interconexões firmes entre esses compostos", disse Xu. "Neste artigo, ilustramos pesquisas recentes que aceleram o H
2 -evolução sobre MAPbI
3 com um cocatalisador de metal não nobre Mo
2 C sob luz visível."
"Carregamos com sucesso Mo
2 nanopartículas C em MAPbI
3 por um método de montagem eletrostática para fabricar Mo
2 C@MAPbI
3 compostos", disse Xu.
"O Mo
2 As nanopartículas C são encontradas homogeneamente e firmemente ancoradas na superfície do MAPbI
3 ", disse Xu. "Graças às fortes interconexões entre Mo
2 C e MAPbI
3 , M
2 C@MAPbI
3 compósitos exibem atividade fotocatalítica superior para H
2 -evolução da água que supera claramente o MAPbI intocado
3 e Pt depositou MAPbI
3 nas mesmas condições de teste."
"Análises adicionais sugerem que Mo
2 As nanopartículas C não apenas facilitam a separação de cargas no MAPbI
3 mas também agilizar substancialmente a transferência de carga interfacial para reações de redução de água", disse Xu. "Essas descobertas justificam o Mo
2 C como um cocatalisador de metal não nobre eficiente para fotocatalisadores de haleto perovskita que funcionam em um ambiente altamente ácido."
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