非晶态金属RuS2协同钙钛矿实现高效光热催化氧化:太阳能全谱利用新策略

【字体: 时间:2025年08月16日 来源:Small 12.1

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  太阳能驱动光热催化是提升能源转化效率的重要途径,但传统碳基/等离子体金属太阳能加热材料存在表面活性不足或光谱吸收范围窄的瓶颈。研究人员通过构建非晶态金属RuS2-A/MAPbBr3复合体系,形成欧姆结实现电荷快速转移,协同完成UV-vis-NIR全光谱捕获与局域热效应,使甲苯C(sp3)-H键氧化效率提升33倍,为太阳能催化提供了新材料设计范式。

  

这项突破性研究揭示了非晶态金属二硫化钌(RuS2-A)作为新型太阳能加热器的卓越性能。与传统的晶态半导体不同,这种金属态材料展现出广谱光热转化能力,特别擅长将长波段的可见-近红外光转化为热能。当与甲基铵溴化铅(MAPbBr3)钙钛矿结合时,二者形成完美的"光-热分工":钙钛矿负责吸收短波段的UV-vis光产生光生载流子,而RuS2-A则高效处理长波段能量。

更精妙的是,二者界面处自发形成的欧姆结(Ohmic junction)像一条电子高速公路,让光生电子能够快速转移到RuS2-A表面。这个金属相催化剂还具有强大的氧气(O2)活化能力,在局域热场的协同作用下,电子被加热加速并最终用于驱动甲苯分子中顽固的C(sp3)-H键氧化反应。这种"全光谱捕获-局域加热-定向电荷传输"的三重协同机制,使得苯甲醇转化效率实现33倍的惊人提升,为开发新一代太阳能驱动有机合成技术开辟了新路径。

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