Overcoming Acidic Challenges in Hematite Photoanodes: Charge Transport Engineering and Catalytic Interface Optimization

光电流 赤铁矿 分解水 异质结 材料科学 析氧 载流子 纳米技术 带隙 光催化 光电子学 催化作用 化学 电极 电化学 冶金 生物化学 物理化学
作者
Fei‐Xue Tian,Shuo Sun,Jianjun Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:21 (37): e06878-e06878 被引量:8
标识
DOI:10.1002/smll.202506878
摘要

) has emerged as a promising photoanode material for photoelectrochemical (PEC) water splitting in acidic environments, owing to its abundance, non-toxicity, and favorable bandgap (≈2.1 eV) enabling visible-light absorption. Despite its high theoretical photocurrent density and stability, practical applications are hindered by rapid charge recombination, low hole mobility, and poor oxygen evolution reaction (OER) kinetics under acidic conditions. This review highlights recent advances in optimizing hematite-based photoanodes through nanostructuring, doping, heterojunction engineering, and surface modifications. In particular, heterojunction architectures promote efficient interfacial charge transfer, and surface modifications mitigate oxygen evolution overpotentials and enhance corrosion resistance in acidic media. These strategies collectively boost photocurrent densities and operational stability. Challenges remain in achieving balanced light absorption, carrier dynamics, and acid-resistant interfaces. Future directions emphasize atomic-level catalyst design, tandem configurations, and mechanistic studies to bridge the gap between theoretical potential and scalable PEC systems. This work underscores hematite's viability for solar-driven acidic water splitting, offering insights for next-generation photoanode development.
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