J. Am. Chem. Soc.:用于光诱导电荷存储和按需氢气进化的2D铌钨酸盐中光与暗反应的解耦
在单一材料中直接耦合光收集和电荷存储为光存储设备开辟了新的途径。在这里,Max Planck固态研究所(Max Planck Institute for Solid State Research)的Yang Wang和Bettina V. Lotsch团队展示了在二维层状钨酸铌 (TBA)+ (NbWO6)- 中实现光反应和暗反应的解耦,从而实现按需析氢和太阳能电池储能。光照促使 Li+/H+ 插层进入(TBA)+ (NbWO6)- 光阳极,在 WOx 亚晶格结构畸变的辅助下形成小极子,同时由光引起的材料电阻比黑暗条件下降低了 2 个数量级以上。当加入Pt催化剂后,光生电子可以按需提取,从而产生太阳能氢。此外,在365 nm紫外光照射10 min后,它们可以在无氧条件下储存20 h以上,因此这种太阳能电池阳极具有良好的容量和长期稳定性。本文描述的光离子效应为克服太阳能辐照的间歇性提供了新的见解,同时也激发了太阳能转换和能量存储界面的应用,包括太阳能电池、“暗 ”光催化、太阳能battolyzer和光存储装置。
图1. 解耦示意图(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
图2. 结构和光学表征(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
图3. 电荷捕获机制(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
图4. 光电化学性质(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
图5. 充电存储和太阳能电池特征(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
图6. 按需析氢反应(图片来源:J. Am. Chem. Soc.)
论文信息
Yang Wang*, Yu-Te Chan, Takayoshi Oshima, Viola Duppel, Sebastian Bette, Kathrin Küster, Andreas Gouder, Christoph Scheurer, Bettina V. Lotsch*. Decoupling of Light and Dark Reactions in a 2D Niobium Tungstate for Light-Induced Charge Storage and On-Demand Hydrogen Evolution, J. Am. Chem. Soc., 2024
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