本网讯（通讯员 汤曦 陈必义）近期，mk网页版登录入口化学工程与工艺（中外合作办学）专业2022级本科生陈紫芊以第一作者身份在国际催化领域知名期刊ACS Catalysis（一区Top期刊，IF=13.1）发表题为“Construction of Interfacial Fe-O-P Linkages on Hematite via Coordination Self-Assembly to Prolong Carrier Recombination Lifetime for Solar-Driven Water Oxidation”的研究论文。
链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscatal.6c00210
赤铁矿（α-Fe2O3）因地球丰度高、带隙适中（约2.1 eV）、理论光电流密度优异（约12.6 mA cm-2），成为半导体光阳极的研究热点。然而，赤铁矿表面高密度缺陷态会引发严重的界面电荷复合，导致其实际光电流密度与起始电位远低于理论预期。传统表面钝化策略虽可抑制表面复合，但受界面电荷转移势垒、厚层/高阻层电荷捕获与复合、OER催化活性不足等因素限制，性能提升空间有限。如何在实现高效表面钝化的同时，保障载流子快速抽取与传输，是光电极界面设计的核心难题。针对这一关键问题，本研究创新提出界面配位自组装策略，在Fe2O3表面构筑厚度约2 nm的超薄非晶植酸—铁镍（PA-FeNi）复合层，精准构建原子级Fe-O-P键联界面。该结构可有效饱和表面悬挂键、抑制电荷复合损失，并搭建高速电荷转移通道，将光生空穴寿命从 1.5 ps 大幅提升至297.7 ps。在协同作用下，优化光阳极光电流密度达3.29 mA cm-2（1.23 VRHE），较纯相Fe2O3提升3.05倍，起始电位负移170 mV，且在24小时连续光照测试中保持 99.3% 的超高稳定性。
大一时期，陈紫芊同学便加入实验室开展科研训练，在导师陈必义的悉心指导下，开始接触光电催化能源转化领域。通过系统的实验技能训练，她作为项目负责人承担了国家级大学生创新创业训练计划项目。前期研究成果已发表于Inorg. Chem. Front., 2024, 11, 5111，一区Top期刊，IF = 7.0）。植酸（PA）分子独特的六磷酸肌醇骨架与高密度磷酸基团所呈现的强多齿配位、自组装及超亲水特性，启发她对光电极界面电荷传输与表面钝化的内在制约机制开展更深入探索。后续一年里，陈紫芊在导师指导下独立完成课题设计、材料表征与光电化学性能测试。研究证实，在赤铁矿光阳极引入PA-FeNi层，既能精准钝化表面缺陷，又可通过原位形成的金属有机网络构建高速电荷传输通道，突破传统钝化层“钝化与传输难以兼顾”的固有局限。该策略还成功拓展至多种体系，证实PA-金属配合物修饰方法在WO3、BiVO4、TiO2等主流金属氧化物光电极上均具备优异普适性。整个研究从原料选取到合成路线全程绿色低耗、契合可持续发展理念，为高效光电极界面优化提供了一套绿色、简便、普适的新范式
自大一进入实验室以来，陈紫芊同学成果丰硕：以第一作者发表SCI论文2篇，累计影响因子超20，参与发表SCI论文1篇；斩获全国大学生生命科学竞赛（创新创业类）、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、国际大学生创新计划等国家级奖项2项、省级奖项3项；先后荣获校级一等综合奖学金、三好学生标兵、三好学生、先进个人、优秀学生干部、优秀共青团干部、优秀志愿者等多项荣誉。
mk网页版登录入口为本文唯一通讯单位，mk网页版登录入口青年导师陈必义为通讯作者。该研究工作得到mk网页版登录入口国家级大学生创新创业训练计划项目（202410490003）的支持。（审稿 古双喜 杨海波）
