科学前沿:孙春副教授在水稳定钙钛矿光催化产氢方面取得重要进展

金属卤化物钙钛矿凭借其可调的带隙结构、宽谱可见光吸收及优异的载流子迁移率,被视为极具潜力的新一代光催化剂。然而,该类材料在实际应用中面临两大瓶颈:其一,本征稳定性差,在水氧环境及光照条件下易发生结构降解;其二,光生载流子复合严重,导致光氧化/还原活性受限。

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针对铋基钙钛矿(Cs3Bi2Br9)水稳定性差、光生载流子易复合的“顽疾”。近日,孙春副教授带领团队创新性地采用Zn(DDTC)2后处理策略,通过释放H2S与硫脲实现对不稳定晶面的三重钝化(两性离子配体+硫脲配位+ Bi2S3包覆),成功构筑了兼具超高水稳定性与光热协同效应的Cs3Bi2Br9/Bi2S3复合光催化剂,解决了铋基卤化物钙钛矿难以在水相中长期稳定的难题。

该复合材料不仅形成了S型异质结以促进电荷高效分离,更利用Bi2S3优异的光热转换能力实现局部升温,显著加速反应动力学。在无任何外部加热的条件下,该催化剂仅依靠模拟太阳光驱动,实现了12.87 mmol g-1 h-1的超高产氢速率,且在水相中保持稳定达6个月之久。这项工作为设计耐水、高效的钙钛矿光催化剂提供了全新的设计思路。

相关工作以“Multi-site surface passivation and photothermal coupling for water-stable and efficient Cs3Bi2Br9-based hydrogen evolution”为题发表在中国科学院TOP期刊Chemical Engineering Journal上,河北工业大学的孙春副教授和山东大学的于伟泳教授为通讯作者,硕士生臧泽康为该项工作的主要完成人。该工作得到河北省优秀青年基金项目的资助。

全文链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.176263