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Nature子刊：赤铁矿基异质结构高效合成H2O2

时间：2022-04-14 来源： 浏览：

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在离子氧化物中，经常观察到的掺杂偏析对工程材料和器件非常有用。然而，由于离子迁移的驱动力较差或存在大量晶界，掺杂剂大多局限在纳米级尺度内。
基于此， 日本神户大学Takashi Tachikawa（通讯作者）等人 报道了核-壳异质结构是通过在空气中相对较低的温度下对金属掺杂的赤铁矿（α-Fe 2 O 3 ）介质晶的一步热退火处理，通过定向自偏析形成的。
在文中，作者提出了基于介质晶（MC）的掺杂剂分离，有效地修饰α-Fe 2 O 3 MC的表面，以实现高效和选择性的太阳能驱动H 2 O 2 生产。赤铁矿（α-Fe 2 O 3 ）含量丰富，具有良好的稳定性和适合阳光吸收的带隙（~2.1 eV），并且被广泛研究用于太阳能驱动的水氧化以获得O 2 ，但是没有报道α-Fe 2 O 3 基光阳极用于水氧化获取H 2 O 2 。
在介质晶内部纳米晶亚基之间的高度有序界面的烧结消除了晶界，在块体中留下大量的氧空位，从而导致掺杂剂（约90%）在外表面有效分离，以形成氧化物覆盖层。基于含锡（Sn）和钛（Ti）掺杂氧化物覆盖层的α-Fe 2 O 3 介质晶优化光阳极实现了光电化学H 2 O 2 生产的高活性（~0.8 μmol min -1 cm -2 ）和选择性（~90%），为提出的概念提供了广泛的应用。
Binary dopant segregation enables hematite-based heterostructures for highly efficient solar H 2 O 2 synthesis. Nat. Commun., 2022 , DOI: 10.1038/s41467-022-28944-y.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-28944-y.

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