近期，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所博士生繆春輝在導(dǎo)師葉長(zhǎng)輝研究員的指導(dǎo)下，通過(guò)設(shè)計(jì)微納結(jié)構(gòu)氧化鐵材料、對(duì)氧化鐵摻雜以及異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)等一系列手段，顯著提高了氧化鐵光解水效率。

　　在環(huán)境危機(jī)愈演愈烈的今天，發(fā)展清潔可再生能源很有必要，相對(duì)于太陽(yáng)能核能等其他能源，氫能的來(lái)源和產(chǎn)物都是水，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何壓力。而相對(duì)于電解水制氫等傳統(tǒng)方式，采用半導(dǎo)體光解水制氫有著更大的前景。氧化鐵的禁帶寬度使得其可充分利用可見(jiàn)光，光解水的理論效率可達(dá)15%。但是純相氧化鐵電導(dǎo)率差，空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度短，光生載流子易復(fù)合，極大限制了光解水的效率。

　　研究人員采用水熱方法合成了具有較大比表面積的Ti離子摻雜的氧化鐵微納結(jié)構(gòu)薄膜，通過(guò)氧化鐵/鐵酸鋅異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑，顯著改進(jìn)了載流子的輸運(yùn)和分離，抑制了載流子的復(fù)合 進(jìn)一步通過(guò)原位固相反應(yīng)法，提高了鈦離子的摻雜濃度，并通過(guò)X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)(XANES)證實(shí)，摻雜鈦離子替位了氧化鐵中的鐵離子。提高摻雜濃度顯著改善了氧化鐵薄膜的電導(dǎo)率，從而使光解水效率得到顯著提升。原位固相反應(yīng)法同樣可應(yīng)用于其他形貌氧化鐵的摻雜，并且對(duì)微納結(jié)構(gòu)的完整性無(wú)明顯影響，對(duì)摻雜其他離子和其他材料具有借鑒意義。

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