南京大学王敦辉ACS Nano：磁场增强光催化性能研究

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利用光催化剂，对太阳能进行捕获与转化并进一步将其用于化学燃料的存储以及有机污染物的消除，被认为是解决当前全世界能源与环境危机的重要途径之一。因此，目前当务之急是提升催化剂的性能。主流方法包括通过离子掺杂手段实现的能带工程，通过异质结构手段实现的界面设计等，然而尽管这些方法近年来取得了极大成功，但光催化剂的太阳能转化效率仍远远低于预期。为了进一步提升光催化剂性能，一些外场增强催化性能的工作逐渐受到重视。另一方面磁场尽管具有清洁高效无接触的特点，但由于塞曼能在室温下远小于半导体带隙，因此被认为难以在本质上调节催化剂光催化性能。

近日，南京大学王敦辉教授和天津大学米文博教授课题组在ACS Nano上发表了题为 “Enhanced Photocatalytic Performance through Magnetic Field Boosting Carrier Transport”的文章。研究团队设计了α-Fe2O3/rGO 复合结构，并基于该复合结构界面载流子自旋极化的特性，在该体系中获得了室温负磁电阻效应，从而提高了参与光催化的载流子的迁移率。研究者提出了自旋相关特性在光催化过程中的作用机理，并利用这一机理实现了α-Fe2O3/rGO 复合结构催化剂对有机物降解以及光电流性能的提升。