近日，av视频肖静冉（学术教授）等人在光电催化水分解领域取得重要进展，该文章第一作者为av视频2023级硕士研究生贾鑫。相关成果以“Enhanced Water-Splitting Performance of Hematite Photoanodes via Fluorine-Induced Carrier Dynamics and Lattice Oxygen Activation”为题发表在国际知名学术期刊《Advanced Functional Materials》上（中科院一区Top，影响因子：19）。

研究背景

α-Fe₂O₃（赤铁矿）因其合适的带隙（约2.1 eV）、无毒和良好的稳定性，在光电化学水分解中备受关注。然而，其实际性能受限于严重的体相和表面电荷复合、低电子迁移率以及缓慢的析氧反应动力学。其中元素掺杂被广泛认为是一种可以改变催化材料的电子结构和配位结构以及表面反应活性位点性质的修饰方法。在所有掺杂元素中，氟（F）因其强电负性和与氧离子相近的离子半径，在调控电子结构和表面反应路径方面展现出独特潜力。然而，F掺杂影响光电催化（PEC）性能的性质和活性之间的关系尚未完全澄清。F掺杂激活晶格氧氧化（LOM）路径的能力为理解F掺杂对水氧化PEC性能的作用机制提供了新的视角。

成果介绍

本研究首次揭示了F掺杂在Fe₂O₃及其助催化剂中的双重作用机制：一方面通过调制电子结构显著提升载流子密度，增强体相电荷分离效率；另一方面通过激活晶格氧，优化反应中间体吸附，促进LOM反应路径，显著提高电荷注入效率。建立“载流子密度-LOM活性-PEC电荷转移效率”的定量构效关系，该策略适用于Al/Co/Ni等6类助催化剂。最终，通过层层组装构建的F-NiFe/F-FeOOH/F-AlOOH/F-Fe₂O₃复合光阳极，实现了梯度排列的空穴陷阱能级从而协同驱动空穴从体相定向传输至表面参与反应，光电流密度在1.23 V_RHE下达到4.04 mA cm^-2，施加偏压光子-电流效率（ABPE）为0.62%，并在48 h内保持优异稳定性。

该工作不仅深入揭示了F掺杂在光电催化水分解中的双重功能机制，还为高性能Fe₂O₃光阳极的集成设计提供了新思路，推动了清洁能源转换材料的发展。

该研究成果得到国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目的支持。

论文链接：

//doi.org/10.1002/adfm.202505716