氧化铁（Fe2O3）纳米管拥有独特的光学、电学和磁学等性质，在化学传感器、锂离子电池、超级电容、雷达吸波和光解水制氢等领域吸引了广泛的关注。高温焙烧（≥ 750 °C）可以大大提高Fe2O3的结晶性，进而提升其材料性能。然而在高温下，由于材料本身的团聚长大，Fe2O3纳米管结构会受到严重破坏。因此，如何制备耐受高温焙烧（≥ 750 °C）的Fe2O3纳米管一直是研究的重点和难点。
近日，天津大学化工学院的巩金龙教授及其团队以水热合成的FeOOH纳米棒阵列为基底，通过原子层沉积技术（ALD）均匀包覆一层超薄ZrO2薄膜，继而在800 °C的高温下诱导FeOOH向ZrO2外壳的扩散（类似Kirkendall效应），首次制备出可耐受800 °C高温焙烧的高度结晶的Fe2O3纳米管阵列。
研究发现，ZrO2薄膜的厚度对形成中空Fe2O3纳米管结构至关重要，ZrO2过薄（< 2 nm）无法诱导纳米管的生成，而ZrO2过厚（> 4 nm）又会导致Fe2O3纳米管管壁发生破裂。因此，ALD薄膜均一可控的特性在此工作中起到了无可替代的关键作用。作者随后将此Fe2O3纳米管形成的阵列结构作为光解水阳极，在1.23 V（vs. RHE）偏压下，无表面助催化剂时的水氧化光电流可达1.5 mA/cm2，Co-Pi助催化剂可使电流进一步提升至1.87 mA/cm2。
本工作巧妙地利用了高温下FeOOH向ZrO2扩散的机制，通过外部ZrO2层的诱导，成功制备出耐高温焙烧的Fe2O3纳米管，不仅突破了Fe2O3光电极由于温度耐受性带来的结构限制，同时也为其他先进材料与器件的纳米构筑提供了新的思路。
相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. （DOI:10.1002/anie.201702266），原文链接如下，或者点击下方阅读原文http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201702266/abstract
作者：Chengcheng Li, Ang Li, Zhibin Luo, Jijie Zhang, Xiaoxia Chang, Zhiqi Huang, Dr. Tuo Wang, Prof. Dr. Jinlong Gong
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