界面上的拉锯战：Ni掺杂的CsPbBr3-荧光团杂化体系中的电子转移与甲基Viologen的相互作用

本研究通过时间分辨光谱技术，揭示了Ni掺杂CsPbBr3钙钛矿纳米晶体（Ni:PNCs）与RhB、MV2?形成的三角体系中的能量传递（F?rster共振能量转移）和电子转移（光诱导电子转移）动态过程。实验表明Ni2?掺杂增强了材料结构刚性，使其乙醇耐受性提高；Ni:PNCs-RhB复合物的荧光淬灭常数降低近两倍，证实RhB的桥梁作用；飞秒吸收谱显示Ni:PNCs-RhB-MV2?体系中电子转移速率高达1.7×101? s?1，为人工光合作用和新型光电器件开发提供了机制依据。

　　

解析光合作用系统中能量和电荷转移过程的时间尺度对于推动人工光合作用和下一代光电器件的发展至关重要。本文对一种由掺镍的CsPbBr₃钙钛矿纳米晶体（Ni:PNCs）、罗丹明B（RhB）和甲基紫罗兰素（MV²⁺）组成的光捕获体系进行了详细的时间分辨研究。这种组合被精心挑选出来，用于实现一种顺序传递机制——即福斯特共振能量转移与光诱导电子转移的耦合。Ni²⁺的掺杂增强了材料的结构刚性，从而提高了PNCs对乙醇的耐受性。从Ni:PNCs到RhB的能量转移效率约为88%，显示出高效的能量转移过程。MV²⁺与Ni:PNC的结合常数约为10⁶ M^–1，比RhB的结合常数（约10⁵ M^–1）高出近一个数量级，这证实了其在表面相互作用中的优先性。利用Perrin公式解释了Ni:PNC与MV²⁺之间的非线性光致发光淬灭现象。与未经改性的Ni:PNC相比，Ni:PNC–RhB杂化体系的Stern–Volmer淬灭常数降低了近2倍，突显了RhB的作用。飞秒瞬态吸收光谱揭示了从光激发态的Ni:PNC–RhB复合物到MV²⁺的超快电子转移过程，进而形成了MV^+•自由基。Ni:PNC–RhB体系在MV²⁺存在下的能量转移速率和电子转移速率分别为1.7 × 10⁹ s^–1和1.7 × 10¹⁰ s^–1。这些结果为能量转移耦合的电子转移动力学提供了机制上的见解，并表明基于Ni:PNC的这种体系是太阳能燃料转化过程中的一个有前景的候选材料。