JACS：钙钛矿电池中D/H交换观测稳定性规律

纳米技术

2020-05-15

虽然钙钛矿材料中的重离子迁移过程通过质谱方法能有效的观测，但是质量较轻的H离子物种难以监测，波尔多大学Lionel Hirsch、Dario M. Bassani等通过D同位素标记方法处理PbCH₃NH₃I₃钙钛矿材料生成PbCH₃ND₃I₃，随后通过监测红外反射吸收光谱中的N-D振动变化分布情况对钙钛矿材料中H离子迁移过程进行监测。动力学研究结果显示，同位素D的交换反应过程遵循准一级反应过程，并且该D/H交换过程和光强度变化情况/环境湿度情况有较大关系，和材料的厚度之间的关系较小。在450 nm光照射过程中，材料中D/H交换反应的速率是暗反应的10倍。这种过程遵循了Bourgoin-Corbett离子转移机理。这项研究结果实现了对潮湿气氛中钙钛矿材料降解过程的保护层的保护能力表征。通过对不同结构的氟化分子保护层的防水性能。

文章要点：

（1）观测到的D/H交换反应动力学过程符合一级反应动力学过程，这种方法通过结合同位素标记/振动光谱实现了对防水层的性能进行测试。对不同的氟化分子防水性能进行表征，结果显示当α,α,α-三氟甲苯、碘五氟苯、1H，1H，2H，2H-全氟癸烷硫醇（PFDT）、N-（5,5,5,4,4,3,3-七氟-正戊基）-N'-甲基咪唑碘鎓（FIM）和全氟化的烷烃（全氟辛烷PFO）以不同比例作为保护层，结果显示全氟辛烷仅起到部分保护作用，1H，1H，2H，2H-全氟癸烷硫醇、碘五氟苯显著抑制了离子的位移，其中碘五氟苯的效果更好。此外，作者发现当在活性层中加入防水材料有最好的效果。

参考文献

Subha Sadhu, Thierry Buffeteau, Simon Sandrez, Lionel Hirsch*, and Dario M. Bassani*

Observing the migration of hydrogen species in hybrid perovskite materials through D/H isotope exchange，J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/jacs.0c02597

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c02597