光驅動半導體材料催化產H2一直被認為是可持續的生產綠色H2的有效途徑。為了實現高效的太陽-氫氣轉換(STH)，開發具有優異光電性能的半導體材料非常重要。有機-無機雜化鈣鈦礦(OHPs)具有寬帶吸收、長載流子壽命和合適的帶位置等特性，使其成為生產H2的潛在平臺。然而，OHPs用于光催化反應遇到的最具挑戰性的問題是如何在光催化反應中保持穩定。
根據前人的研究，通過在飽和碘化氫(HI)溶液中MAPbI3的溶解-再沉淀平衡，可以在水溶液中穩定MAPbI3。穩定的MAPbI3在可見光照射下能夠驅動光催化HI分解反應產生H2。但是，由于MAPbI3中嚴重的電荷重組，所獲得的STH能量轉換效率仍然受到限制。因此，開發促進OHP中電荷分離和轉移的有效策略一直是該領域的研究重點。
近日，大連海事大學宗旭課題組在MAPbI3鈣鈦礦光催化劑上引入動態Cu/(CuI2)?對作為電子/能量中繼站(MAPbI3 CuI-x M)，顯著抑制了電荷復合。研究人員發現，反應溶液中的(CuI2)?離子可以有效地捕獲MAPbI3的光生電子，在MAPbI3表面產生金屬Cu物種，從而有效地阻礙電荷重組，同時存儲光子能量。隨后，通過進一步引入Pt共催化劑(Pt/MAPbI3 (CuI-x M))，進一步提升光催化性能。
在光照下，0.5 wt% Pt/MAPbI3 (CuI-0.26 M)光催化劑的產氫速率高達577 μmol h-1;并且，在8次循環反應過程中，該催化劑由于初始誘導周期的影響，第一個周期中性能小于其他反應周期，在接下來的7個循環中光催化活性沒有下降，且測試后材料的結構和形貌未發生明顯變化，表明其具有良好的光化學穩定性和結構穩健性。
基于一系列系統的表征，研究人員揭示了Pt/MAPbI3 (CuI-x M)體系優越的光催化H2生產活性來源。在光催化反應過程中，加入到MAPbI3 (CuI-x M)體系中的PtCl62?前驅體通過簡單的置換反應或通過Cu/MAPbI3的光生電子自發地在金屬Cu表面還原為金屬Pt。
Pt共催化劑通過兩條途徑促進H2的析出反應：首先，Pt共催化劑加速了金屬Cu與HI之間的反應，從而更有效地釋放儲存在金屬Cu中的太陽能產生H2;其次，Pt共催化劑能夠充分利
聲明：
“大連海事大學EES: 引入動態電子-能量繼電器，顯著抑制鈣鈦礦中電荷復合” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：大連海事大學
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2025年07月23日 ~ 26日 
