通过光电化学（PEC）将二氧化碳还原为化学物质或燃料被认为是一种可以关闭人为碳循环的有吸引力的策略。然而，发展一种能够推动高效持久的CO₂转化的PEC系统仍然是一项严峻的挑战。近日，中科院大连化学物理研究所Xu Zong等制备了一种碳封装的夹心式有机-无机杂化钙钛矿基光电阴极用于PEC CO₂还原。

本文要点：

1）碳封装不仅可以保护钙钛矿，还可以高效传导光生电子。

2）当修饰有钴酞菁分子催化剂时，该光电阴极在CO₂饱和的0.5 m KHCO₃中，AM 1.5G照度（100 mW cm^-2）下，具有0.58 V的起始电位（相对于RHE）以及-15.5 mA cm⁻²的高光电流密度（-0.11 V，相对于RHE），代表了该领域的最新性能。此外，该光电阴极在持续25小时的连续反应过程中可保持稳定。

3）作者将光电阴极与非晶硅光电阳极串联在一起，进一步实现无偏PEC CO₂还原，实现3.34％的太阳能到CO的能量转换效率，总的太阳能到燃料的能量转换效率为3.85％。

该概念验证研究表明，通过精细的设计和界面工程可以获得基于混合钙钛矿的高效耐用的光电二极管，这为将钙钛矿用于可扩展的太阳能生产铺平了道路。

Hefeng Zhang, et al. Carbon Encapsulation of Organic–Inorganic Hybrid Perovskite toward Efficient and Stable Photo‐Electrochemical Carbon Dioxide Reduction. Adv. Energy Mater., 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002105

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202002105