Nature Commun：自旋极化钙钛矿光催化分解水

纳米技术

2024-06-01

产氧反应通常具有非常高的过电势和缓慢的电荷转移动力学，这严重阻碍太阳能分解水的效率。研究发现手性诱导自旋选择性能够用于降低副产物，阻碍光生电荷的复合。

有鉴于此，韩国延世大学Jooho Moon等报道通过双重自旋控制的钙钛矿光电极，利用这种自旋极化效应改善光催化分解水的性能。

主要内容

（1）

将三维的钙钛矿作为光吸收材料，二维手性钙钛矿作为自旋极化材料调控载流子的自旋态。R/S-萘乙胺由于具有较强的π-π堆叠相互作用，因此实现非常强的自旋-轨道耦合效应，因此萘乙胺手性2D/3D钙钛矿光电极实现了高达75％的自旋极化。

（2）

当使用手性的自旋选取L-NiFeOOH催化剂，能够阻碍自旋弛豫，而且能够再一次的调节自旋排列，促进生成三线态的氧气。这种双重自旋调控的2D/3D钙钛矿光电极实现了13.17 %的光子-电流转换效率。当手性钙钛矿光电极与L-NiFeOOH/S-萘乙胺串联构筑一体的光催化分解水器件，太阳能制氢的效率达到12.55 %。

参考文献

Lee, H., Lee, C.U., Yun, J. et al. A dual spin-controlled chiral two-/three-dimensional perovskite artificial leaf for efficient overall photoelectrochemical water splitting. Nat Commun 15, 4672 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-49216-x

https://www.nature.com/articles/s41467-024-49216-x