【科学日报】2026年4月14日
安徽理工大学副教授杨亚林团队联合福州大学、南京大学等机构，提出了一种异价金属离子取代策略，成功制备出一种无铅钙钛矿衍生物——Cs₂AgBiBr₆。该新型材料在乙醇介质中展现出卓越的稳定性，不会发生消解或结构坍塌。相关研究成果日前发表于国际学术期刊《先进功能材料》。
卤化物钙钛矿材料因其卓越的光电性能而备受瞩目，然而其本征的化学不稳定性，特别是对水、醇等极性溶剂的高度敏感性，构成了其实际应用的主要障碍。针对这一关键科学问题，研究团队首先通过理论计算揭示了微观层面的机理差异：乙醇分子倾向于与材料表面原子发生强相互作用，尤其在传统铅基钙钛矿（如CsPbBr₃）中会显著弱化Pb-Br键，导致结构剥离。而对于新合成的Cs₂AgBiBr₆，计算表明乙醇分子对其界面的电子扰动极微弱，相当于在材料表面构筑了一层电子层面的“防护层”，有效抵御了极性溶剂分子的侵蚀，大幅提升了分子结构的稳定性。
耐乙醇侵蚀的Cs₂AgBiBr₆ 课题组供图
此后，理论预测得到了系统实验的有力佐证。研究团队将Cs₂AgBiBr₆浸没于乙醇中长达168小时后，其晶体结构、微观形貌及光吸收特性均保持稳定。与之形成鲜明对比的是，CsPbBr₃在相同条件下迅速发生变色与分解，其X射线衍射图谱中出现了显著的杂质衍射峰。
研究团队将Cs₂AgBiBr₆与硫化镉复合形成异质结，并负载金属铑作为助催化剂，进一步构建了高效光催化体系。实验数据显示，在可见光照射下，该体系产氢速率可达 49.15 mmol·g⁻¹·h⁻¹，表观量子效率为 22.5%，连续运行 60小时后未出现明显活性衰减。当反应温度提升至60 °C时，产氢速率跃升至 277.35 mmol·g⁻¹·h⁻¹，周转频率超过 1100 h⁻¹，性能指标在同类型钙钛矿光催化体系中居前列。
审稿人评价指出，该研究不仅展示了一个高活性的无铅钙钛矿光催化体系，更重要的是首次清晰阐释了异价取代策略提升钙钛矿在极性溶剂中稳定性的内在机制，这一机理层面的认识对于后续相关材料的理性设计具有重要参考价值。
杨亚林表示，该项工作证明钙钛矿并非必须“回避”极性溶剂环境，通过合理的成分设计与界面工程，完全能够在醇类等介质中稳定存在并发挥功能。未来，团队计划进一步探索该体系在其他醇类分子光催化转化中的应用潜力。
