Hydroxypyromorphite (HPy, Pb₁₀(PO₄)₆(OH)₂)

Pb²⁺ 용액 내 휘틀로카이트 용해–재결정화의 단결정 나노와이어 생성물 — 페로브스카이트 태양전지 재활용을 위해 Pb²⁺를 포집하는 고순도 인산납 (see Hong et al., Energy Environ. Mater. (2022)).

정의

• Pb₁₀(PO₄)₆(OH)₂; ~50 nm whitlockite-nanocrystal 전구체로부터 [210] 방향을 따라 1.6 ± 0.56 µm까지 성장한 단결정 나노와이어.
• EDS 및 Table S₁에 의거, 잔류 Ca²⁺ 또는 Mg²⁺가 검출되지 않음 — 표면 피동화로 인해 Ca를 일부 보유하는 HAP 생성물과 달리 완전한 양이온 교환이 이루어짐.
• 리트벨트 정밀화를 통해 3000 ppm Pb²⁺ 조건에서 100% 전환이 확인됨 (see Hong et al., Energy Environ. Mater. (2022), Fig. 3a–b, 3f–g).

형성 메커니즘

whitlockite-dissolution-recrystallization-Pb-uptake를 통해 진행됨: WH는 강한 WH–HPO₄²⁻–Pb²⁺ 상호작용에 의해 구동되는 H⁺ 촉매 벌크 용해를 거친 후, 단결정 HPy로 재결정화되며 Ca²⁺와 Mg²⁺를 모두 방출함. 이 벌크 경로(표면 이온 교환이 아님)가 WH가 HAP의 239 mg g⁻¹ 대비 Q_max 2339 mg g⁻¹에 도달하는 이유임 (Pb2plus-absorption-capacity-WH-HAP).

활용

페로브스카이트 태양전지 제조를 위한 재활용 고순도 PbI₂의 전구체 — 수명이 다한 PSC의 납 순환 고리를 완성함.