近日，广东工业大学轻工化工学院教授余林团队与澳门大学教授邢贵川团队合作，首次将卤化物钙钛矿本征光电特性与界面原子工程结合，在太阳能光催化制氢研究领域取得重要进展。相关成果发表于《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）。
钙钛矿异质结催化剂的光生电荷动力学解析。研究团队供图
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论文第一作者、广东工业大学2022级硕士研究生郭昌海介绍，团队通过精细调控FAPbBr3钙钛矿前驱体的化学计量比，成功构建了FAPbBr3/MoS2原子级紧密键合界面。这种独特的界面结构实现了电荷分离效率的大幅跃升，从原先的29%提升至63%，太阳能到氢能转换效率（STH）达到8.6%，展现出卓越的光催化制氢性能。
研究发现，钙钛矿自身高载流子密度梯度驱动的非平衡内建电场主导电荷转移，而非传统异质结机制。DFT理论模拟显示饱和配位界面优化了电子传输路径，富铅表面为原子级接触提供更多活性位点。优化后的异质结光催化产氢效率达原始FAPbBr3的98倍，瞬态吸收光谱证实电荷分离时间从489 ps缩短至112 ps，分离效率提升2.2倍。
该工作首次将钙钛矿本征光电特性（高载流子密度、长扩散长度）与界面原子级工程相结合，提出“载流子密度梯度驱动”的非平衡内建电场电荷分离机制，为高效钙钛矿基异质结催化剂的设计提供了新的见解和设计思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1002/anie.202506436
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