在离子氧化物中经常观察到的掺杂剂偏析有利于工程材料和器件。然而，由于离子迁移的驱动力差和大量晶界的存在，掺杂剂大部分被限制在纳米级范围内。

近日，日本神户大学Takashi Tachikawa报道了在空气中相对较低的温度下，使用金属掺杂的赤铁矿介晶的一步热退火，通过定向自偏析形成核-壳异质结构。

文章要点

1）介晶内部纳米晶体亚单元之间的高度有序界面的烧结消除了晶界，在本体中留下大量氧空位。这导致掺杂剂(约90%)在外表面上的有效分离，形成其氧化物覆盖层。

2）无序SnTiO_x覆盖层上的氧化表面Sn⁴⁺物种是有效产生H₂O₂的潜在活性位点。结果显示，基于赤铁矿介晶的优化光阳极具有包含Sn和Ti掺杂剂的氧化物覆盖层，用于光电化学制H₂O₂，具有高活性（ 0.8 μmol min^-1 cm^-2）和高选择性(~90%)。

3）此外，其他类型的覆盖层，例如氮化物和氢化物，可以通过改变合成条件（例如，在N₂或H₂气氛中退火）来制备，以形成新的功能。

参考文献

Zhang, Z., Tsuchimochi, T., Ina, T. et al. Binary dopant segregation enables hematite-based heterostructures for highly efficient solar H₂O₂ synthesis. Nat Commun 13, 1499 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-28944-y

https://doi.org/10.1038/s41467-022-28944-y