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JACS:动态近环境压力x射线光电子能谱研究铅混合卤化物钙钛矿的活化腐蚀和回收

知光谷  · 公众号  ·  · 2025-03-01 07:52

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在本文中, 乔治亚理工学院Michel De Keersmaecker和Erin L. Ratcliff等人 利用动态近常压 X 射线光电子能谱(NAP-XPS)对三阳离子 CsFAMAPb (IBr) 3 钙钛矿活性层中 O2 - 光活化腐蚀和恢复过程的速率进行了定量分析。
激活腐蚀被描述为碘化物的氧化和铅的还原,这一过程仅在 O2 和光照同时存在时通过光诱导电子转移发生。观察到 Pb-I 键的电子密度重新分布,这与配体交换一致,且非化学计量氧化还原变化(即 < 1 e–)明显。大约一半的 Pb 中心被还原为弱配位的 Pb(其氧化数高于金属 Pb),速率系数约为 3(±0.3)×10–4 原子百分比 / 秒。空穴捕获 I–生成 I3–,并伴随着近表面溴化物浓度的增加,推测这是由于阴离子空位和 / 或离子分离导致的移动碘化物的氧化。激活腐蚀被发现是准可逆的;当移除 O2 / 光催化剂时,钙钛矿的初始化学计量比缓慢恢复,推测这是由于薄膜中 XPS 采样深度以下存在移动的卤化物物种。
钙钛矿近表面组成的微小偏差(<2%)被用于将反应速率与量化的近带边施主和受主缺陷浓度联系起来,证明两个能量不同的位点负责氧化还原过程。总的来说,环境通量和速率定量被认为是未来阐明钙钛矿中化学降解过程的关键,因为速率依赖的反应路径预计会高度依赖于系统(环境和材料)。

Activated Corrosion and Recovery in Lead Mixed-Halide Perovskites Revealed by Dynamic Near-Ambient Pressure X-ray Photoelectron Spectroscopy

Michel De Keersmaecker, Paul Dietrich, Mounib Bahri, Nigel D. Browning, Neal R. Armstrong, and Erin L. Ratcliff

Journal of the American Chemical Society Article ASAP

DOI: 10.1021/jacs.5c00668

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jacs.5c00668


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