JACS综述:钙钛矿光电催化、电池应用中的界面光腐蚀
纳米技术 纳米 2020-12-30

过去的十年间,金属卤化物钙钛矿在光电领域中大放异彩,此外在光催化/光电催化领域也受到广泛关注,但是金属卤化物钙钛矿材料对大部分溶剂/电解液不稳定,容易发生光降解等现象,抑制了其在光电领域的应用。因此,对此类材料在光腐蚀过程的基元步骤进行理解,可能有助于实现更高稳定性的器件。有鉴于此,匈牙利赛格德大学Gergely F. Samu、Csaba Janáky等报道了光腐蚀过程中钙钛矿光催化剂/光电极的界面热力学、动力学相关问题,考察了不同电解液中的具体情况,介绍如何通过结合原位/现场表征技术对其中的机理问题进行研究。最终,讨论了目前克服此类光腐蚀现象的方法(界面保护、材料/电解液处理等)。

 本文要点:

(1)

在光腐蚀过程中,界面上可能发生完全分解,或者形成活化/钝化界面层结构。该过程中的热力学问题能够比较好的解释,但是相关动力学过程仍没有定论。在光化学腐蚀过程中,没有外力驱动消除大量载流子(和光电化学腐蚀过程不同),因此大部分占比的载流子会运动到界面上从而引发光腐蚀。

(2)

从光腐蚀的热力学、动力学方向进行分析。

对钙钛矿光腐蚀分别讨论,具体讨论了钙钛矿光催化剂(CO2还原、有机合成中的腐蚀)、光电催化过程中的腐蚀。

(3)

介绍了电化学方法研究腐蚀过程的机制,改善钙钛矿稳定性的各种方案(包括计算模拟设计和筛选、晶面设计、二维钙钛矿、界面钝化、物理包覆处理等过程)。最后进行总结和展望。

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参考文献

Gergely F. Samu* and Csaba Janaky*, Photocorrosion at Irradiated Perovskite/Electrolyte Interfaces, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c10348

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c10348


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