许昌学院水热传输生长铁锈薄膜分解水研究获进展

　　 许昌学院（河南省微纳米能量储存与转换材料重点实验室）杨晓刚教授指导本科生王家稷等，针对全球广泛存在的铁锈废弃物的低温循环利用这一难题进行相关研究。他们借鉴自然界中类“钟乳石”的传输机制，利用草酸作为传输剂、硝酸钠作为表面电荷调控剂，将废弃的铁锈通过水热法“搬运”到氟掺杂氧化锡（FTO）导电薄膜上，并且对所制备的氧化铁薄膜开展了光电化学氧化水的研究。相关成果日前发表于美国化学会旗下《美国化学会可持续化学与工程》。

　　氧化铁（赤铁矿相）工业品被广泛应用于矿物颜料。最近，氧化铁作为一种地球储量丰富的n型半导体材料，有望在太阳能光电化学分解水制氢方面具有潜在应用，引起了广泛的研究兴趣。目前的氧化铁的薄膜制备通常依赖于高纯度液相或气相原料，而铁锈的回收利用则依赖于高温回收。采用固体原料直接低温生长制备氧化铁的薄膜材料，具有较高的吸引力却不易实现。

　　本研究发现，在150-180度下铁锈中的铁离子可以被少量草酸分子络合形成带负电离子进入水溶液进行传输，硝酸根离子能够中和抵消氧化锡衬底和氧化铁固体上部分正电荷，因而能够控制草酸合铁配位负离子在氧化锡表面的均匀沉积。这一“固体-液体-固体”过程模拟了自然界里矿物传输生长过程，最终实现了均匀有光（电）催化活性的氧化铁薄膜。该方法为绿色合成其他新型薄膜材料也提供了借鉴案例。