研究論文「Interfacial linkage modulated amorphous molybdenum sulfide/bismuth halide perovskite heterojunction for enhanced visible-light-driven photocatalytic hydrogen evolution（界面結合制御による非晶質モリブデン硫化物／ビスマスハライドペロブスカイト・ヘテロ接合を用いた可視光光触媒水素生成の強化）」が、Applied Catalysis B: Environmental and Energy誌にて、研究者He Zhao、Rossella Greco、Rafal Sliz、Olli Pitkänen、Krisztian Kordas、Satu Ojalaらによって発表されました。
この研究は、新しいヘテロ接合を用いて光触媒による水素生成を強化することに焦点を当てています。本研究では、トリ（ジメチルアンモニウム）ヘキサヨウ化ビスマス（DMA₃BiI₆）と非晶質モリブデン硫化物（a-MoSₓ）のヘテロ接合における界面設計の戦略が紹介されています。革新的な点は、Mo–S–Bi 結合を介した界面リンクの形成にあり、これによって効率的な電荷移動が促進されます。
この結果として得られたヘテロ構造は、可視光駆動型光触媒による水素生成において顕著な性能を示し、高い水素生成速度と量子効率を達成しました。著者らは、詳細な物理化学的特性評価および光電気化学実験を通じて電荷移動メカニズムを明らかにし、長期安定性を確認しました。これらの成果は、ビスマスハライドペロブスカイト系の光触媒性能向上に有望なアプローチであることを示唆しています。
また、Timegate PicoRaman装置（Timegated®テクノロジー使用）を用いてa-MoSₓ（非晶質モリブデン硫化物）の構造を解析した結果、いくつかの振動バンドが検出されました。380および403 cm⁻¹のピークは、特定のモリブデン硫化物（2H-MoS₂）の振動モードに対応しており、a-MoSₓではこれらのモードが広がって観測され、硫黄空孔（S欠陥）の存在を示しています。さらに、a-MoSₓの格子の歪みに関連するピークも確認されました。あるピークのシフト（低波数側への移動）は、硫黄空孔によるMo–S結合の弱体化を示唆しており、別の広いピークの存在もこれを裏付けています。このことから、a-MoSₓはS欠陥を持つ無秩序な2H–MoS₂から構成されていると推測されました。
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要旨
光触媒による水素生成は、太陽エネルギーを直接燃料に変換する有望な方法です。鉛を含まない金属ハライドペロブスカイトの優れた光電特性に関する研究は進んでいますが、効率的なヘテロ接合光触媒系としての設計にはまだ課題があります。
本研究では、**トリ（ジメチルアンモニウム）ヘキサヨウ化ビスマス（DMA₃BiI₆）と非晶質モリブデン硫化物（a-MoSₓ）**のヘテロ接合界面を調整する新しい戦略を提案します。特に、豊富な頂点型S²⁻または架橋型S₂²⁻リガンドを持つa-MoSₓを調製し、Mo–S–Bi結合を介してDMA₃BiI₆と結合させました。
このヘテロ構造は、ヒドロヨウ化水分解という穏やかな条件下において、750 µmol g⁻¹ h⁻¹の高い水素生成速度および13.0 %（420 nm）の優れた見かけの量子効率（AQE）を示しました。また、3日間の長期性能試験においても高い活性が維持されました。
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