化材学院王靳、李正全在Adv.EnergyMater.发表研究成果

近日，浙师大化材学院固态光电与能源材料实验室的王靳副教授、李正全教授等在水稳定Sn基卤化物钙钛矿光催化产氢的研究上取得进展，相关成果以“In-Situ Constructing Eosin Y Sensitized Cs₂PtSnCl₆ Perovskites for Enhanced Photocatalytic Hydrogen Evolution”为题在Adv. Energy Mater.上发表。

光催化分解水产氢（HER）为清洁能源开发提供了一种绿色且有潜力的技术方案。在各种半导体中，钙钛矿因其可调带隙、高缺陷容忍性和长载流子扩散距离而备受关注。然而，钙钛矿的实际应用因铅（Pb）的高毒性及其在极性溶剂中的不稳定性而受到阻碍，难以大规模应用。近年来，空位有序的Cs₂SnX₆型钙钛矿因其在光电器件开发中的独特优势，逐渐成为光催化材料领域的研究热点。这些材料具有结构稳定性高、毒性低和成本低的特点，因此是Pb基钙钛矿的理想替代品。但是，与传统的Pb基钙钛矿相比，Cs₂SnX₆钙钛矿的光吸收范围较窄，这在很大程度上限制了它们在光催化应用中的使用。

图1 染料敏化水稳定Cs₂PtSnCl₆光催化产氢示意图

图2 染料敏化的Cs₂PtSnCl₆优异的光电性质

在前期的研究中我们发现Cs₂PtSnCl₆具有较好的水稳定性，且Pt可以提供潜在的催化位点，但该材料的吸光能力明显不足。针对上述问题，本研究采用原位合成的方法将EY锚定在Cs₂PtSnCl₆（EY-Cs₂PtSnCl₆），并将其用于可见光驱动的水相光催化HER。实验结果表明，在Cs₂PtSnCl₆的形成过程中，EY被原位锚定在Cs₂PtSnCl₆上，从而扩宽了钙钛矿的光吸收范围。EY-Cs₂PtSnCl₆在水溶液中展示出17.6 mmol g-1 h-1的惊人HER性能，是原始Cs₂PtSnCl₆的1760倍。光催化性能的提高主要归功于EY向Cs₂PtSnCl₆表面的Pt催化位点的高效电荷转移，以及EY与钙钛矿表面间强的界面作用。这在很大程度上提高了Cs₂PtSnCl₆上的电荷密度，从而实现高效光催化HER。本工作强调了在染料和钙钛矿之间建立强相互作用的关键作用，为设计和探索新型钙钛矿光催化剂提供了指导。

浙师大固态光电与能源材料团队，始终围绕新型钙钛矿的设计、调控与催化应用开展研究，近期在光催化产氢和二氧化碳还原领域取得了系列进展：通过掺杂的方式制备了一种新型的水稳定Sn基卤化物钙钛矿Cs₂PtSnBr₆用于水相光催化产氢（ACS Energy Lett. 2024, 9, 2, 653-661，高被引论文），通过界面设计构筑了CsPbBr₃/BiOCl异质结光催化剂用于光催化CO₂还原（J. Mater. Chem. A, 2025,13, 5346-5356），通过掺杂和表面钝化实现了钙钛矿的催化位点和载流子的有效调控（Small, 2024, 20, 2401202; Inorg. Chem. 2024, 63, 12703-12707）。这项工作是继前期研究工作基础之上，在水稳定钙钛矿光催化剂研究领域取得又一新进展。

浙师大化材学院的王靳副教授为此文第一作者和通讯作者，李正全教授和法国索邦大学的Marc Robert教授为论文共同通讯作者，浙师大为第一通讯作者单位。

上述工作得到了国家自然科学基金委、浙江省自然科学基金委、国家留学基金委、先进催化材料教育部重点实验室和金华市科技项目，以及法国国家科学研究中心和索邦大学等的支持。

Advanced Energy Materials是Wiley出版社旗下的能源材料类旗舰期刊，最新影响因子24。

编辑：张文潇

标签：材料  稳定  催化剂