具有低毒性和高稳定性的空位有序Cs2SnX6钙钛矿已成为析氢反应(HER)中有前景的光催化剂。然而,大多数Cs2SnX6及其衍生物的催化活性较低,主要是由于它们对光利用效率不足。
2025年3月4日,浙江师范大学王靳、李正全、法国索邦大学Marc Robert在国际知名期刊Advanced Energy Materials发表题为《In-Situ Constructing Eosin Y Sensitized Cs2PtSnCl6 Perovskites for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Evolution》的研究论文,王靳为论文第一作者,王靳、李正全、Marc Robert为论文共同通讯作者。
王靳,浙江师范大学副教授。2011年本科毕业于常州大学,2016年博士毕业于华东理工大学,导师:钟新华。2016-2017年在中国科学技术大学从事博士后研究,合作导师:熊宇杰。2017年加入浙江师范大学,工作期间曾在法国巴黎索邦大学、西岱大学作访问学者,合作导师:Marc ROBERT。
王靳副教授主要研究基于量子限域型半导体纳米材料和钙钛矿的设计、制备、改性以及太阳能资源化利用。包括量子点太阳电池、钙钛矿光催化二氧化碳还原、光催化产氢、光电催化等。科研成果发表在JACS, Angew、ACS Nano、ACS Energy lett.、Chem. Mater.等化学材料领域顶级期刊上。
李正全,浙江师范大学“双龙学者”特聘教授。1979年生,2000年毕业于安徽大学,获学士学位。2005年毕业于中国科学技术大学,获博士学位。随后分别在新加坡国立大学和美国华盛顿大学从事博士后研究。2009年在浙江师范大学开始工作。
李正全教授长期从事无机纳米材料的合成、改性及应用领域的研究工作,已在国际期刊Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Nano Lett.、ACS Nano、ACS Energy Lett.等上以第一作者或通讯作者发表论文140余篇,论文引用次数累计超过10000余次。
在本文中,作者介绍了一种简单的原位方法,利用伊红Y(EY)敏化Cs2PtSnCl6,在水溶液中形成HER催化剂EY-Cs2PtSnCl6。
各种表征表明,在合成过程中EY被固定到Cs2PtSnCl6上。EY-Cs2PtSnC的光吸收范围更广,电荷从EY向Cs2PtSnCl6转移的效率更高。所得的EY-Cs2PtSnCl6材料展现出高达17.6 mmol g-1 h-1的高HER速率,约为原始Cs2PtSnCl6的1760倍。
本研究展示了一种构建染料敏化钙钛矿的有效方法,并强调了染料与钙钛矿之间相互作用的重要性。
它为设计基于钙钛矿的新型光催化剂提供了有益的指导,并将推动钙钛矿在太阳能转化为可再生燃料的发展。
图1:EY-Cs2PtSnCl6的制备过程和结构示意图
图2:EY-Cs2PtSnCl6显著扩展的可见光吸收范围、EY与Cs2PtSnCl6之间的高效电荷转移
图3:EY-Cs2PtSnCl6在可见光下驱动的光催化HER性能
图4:原位高分辨XPS分析和光电流密度测试
图5:光照前后的表面电势变化分析
图6:EY-Cs2PtSnCl6光催化析氢的机制
综上,作者通过原位合成方法,将伊红Y(Eosin Y, EY)敏化到Cs2PtSnCl6钙钛矿材料上,制备了用于光催化HER的EY-Cs2PtSnCl6复合材料。
研究发现,EY-Cs2PtSnCl6在可见光驱动下展现出优异的光催化HER性能,析氢速率高达17.6 mmol g-1 h-1,比纯Cs2PtSnCl6高出约1760倍。这种性能提升归因于EY与钙钛矿之间的强相互作用,实现了高效的电荷转移和可见光吸收范围的扩展。
该研究不仅为设计新型钙钛矿基光催化剂提供了有效策略,还为利用卤化物钙钛矿进行太阳能转化为可再生燃料开辟了新的途径,具有广阔的应用前景。
In-Situ Constructing Eosin Y Sensitized Cs2PtSnCl6 Perovskites for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Evolution, Adv. Energy Mater., 2025. https://doi.org/10.1002/aenm.202406048.
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