許昌學院水熱傳輸生長鐵銹薄膜分解水研究獲進展

　　 許昌學院（河南省微納米能量儲存與轉換材料重點實驗室）楊曉剛教授指導本科生王家稷等，針對全球廣泛存在的鐵銹廢棄物的低溫循環利用這一難題進行相關研究。他們借鑒自然界中類“鐘乳石”的傳輸機制，利用草酸作為傳輸劑、硝酸鈉作為表面電荷調控劑，將廢棄的鐵銹通過水熱法“搬運”到氟摻雜氧化錫（FTO）導電薄膜上，并且對所制備的氧化鐵薄膜開展了光電化學氧化水的研究。相關成果日前發表于美國化學會旗下《美國化學會可持續化學與工程》。

　　氧化鐵（赤鐵礦相）工業品被廣泛應用于礦物顏料。最近，氧化鐵作為一種地球儲量豐富的n型半導體材料，有望在太陽能光電化學分解水制氫方面具有潛在應用，引起了廣泛的研究興趣。目前的氧化鐵的薄膜制備通常依賴于高純度液相或氣相原料，而鐵銹的回收利用則依賴于高溫回收。采用固體原料直接低溫生長制備氧化鐵的薄膜材料，具有較高的吸引力卻不易實現。

　　本研究發現，在150-180度下鐵銹中的鐵離子可以被少量草酸分子絡合形成帶負電離子進入水溶液進行傳輸，硝酸根離子能夠中和抵消氧化錫襯底和氧化鐵固體上部分正電荷，因而能夠控制草酸合鐵配位負離子在氧化錫表面的均勻沉積。這一“固體-液體-固體”過程模擬了自然界里礦物傳輸生長過程，最終實現了均勻有光（電）催化活性的氧化鐵薄膜。該方法為綠色合成其他新型薄膜材料也提供了借鑒案例。