我院杜记民教授团队在国际材料科学领域顶尖期刊《Advanced Functional Materials》发表研究成果

近日，我院邢修双博士、杜记民教授在光电化学转换领域取得重要进展，相关成果以第一单位发表在《Advanced Functional Materials》上（2025，e19825；中科院一区TOP期刊，自然指数期刊，影响因子为19）。邢修双为论文第一作者，安阳工学院周忠源、安阳师范学院杜记民、阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）张华彬为论文共同通讯作者。

以光电化学转换为核心的太阳能捕获技术作为一种新型、高效、廉价的能量转换方法，在解决能源短缺和环境污染问题方面具有广泛应用前景。当前构建异质/同质结、表面工程等传统催化手段通过调控电子结构能促进载流子分离，但组分结构与电子传递路径不明确阻碍了其发展。特别是半导体与析氧助催化剂（OEC）之间界面结构的设计已被证明对促进光生空穴转移至关重要。在该界面处引入空穴提取层（HEL）可有效抑制电荷复合并增强载流子动力学，从而提高PEC光电阳极的整体性能。本工作提出了一种新颖的双界面层策略，以解决半导体光电阳极与析氧助催化剂（OEC）之间弱界面耦合问题。通过在界面处引入空穴提取层，构建了一种双界面结构，该结构同时增强了光生载流子的提取及其在催化位点的积累。

该研究强调了双界面工程在提升α-Fe₂O₃/FeNi-LDH@Ru光阳极PEC性能中的关键作用。通过采用FeNi-LDH作为高效空穴提取层和Ru作为助催化剂，显著提高了PEC水氧化活性。与原始α-Fe₂O₃光阳极相比，α-Fe₂O₃/FeNi-LDH@Ru光阳极在1.23 V_RHE下的光电流密度从0.52 mA cm⁻²显著提高至2.51 mA cm⁻²。独特的双界面结构提供了更强的界面相互作用，极大地促进了光生空穴从α-Fe₂O₃向催化位点的转移。分散的Ru位点不仅通过降低吉布斯自由能垒促进了H₂O的吸附和解离，而且Ni-O-Ru电子通路的形成也增强了光生电荷载流子的分离和传输效率。这些发现代表了PEC水分解领域的重大进展，并为合理设计用于OER的高性能光电阳极材料铺平了道路。

上述工作得到了国家自然科学基金、河南省科技攻关、河南省联合基金、安阳市科技攻关以及安阳师范学院科技创新人才培育基金的支持。