当前，实现能源转型，实现“碳中和”，对于可持续发展战略尤为重要。太阳能驱动水分解制氢是一种及其理想的制氢技术，因为太阳能和水是地球上最丰富的两种自然资源，且能实现零碳排放。赤铁矿（α-Fe₂O₃）是一种理想的光电催化材料，具有带隙窄（2.0-2.2eV）、碱性条件下稳定性高、理论上较高的太阳能转氢（STH）效率和铁元素在地壳中含量丰富等优点。然而赤铁矿表面高浓度的复合表面态（R-SS）充当了空穴复合中心，导致严重的表面空穴复合；此外，赤铁矿还有载流子密度较低，反应动力学较缓慢等缺点，这些问题严重影响了赤铁矿的光电化学（PEC）水分解性能。

近日，太原理工大学的李天保教授和许并社教授课题组，在Ti掺杂赤铁矿电极表面使用水热法包覆了颗粒状In₂O₃，构建了Ti-Fe₂O₃/In₂O₃复合光阳极，有效的提高了载流子密度并钝化了表面态；之后又在复合光阳极上负载了NiFe(OH)_X助催化剂，制成了Ti-Fe₂O₃/In₂O₃/NiFe(OH)_X复合光阳极，加快了表面反应动力学，获得了较高的PEC水分解性能。

使用Ti对赤铁矿电极进行掺杂是提高载流子浓度的常用方法。In₂O₃由于其具有刚玉结构，与赤铁矿的结构相同，负载在赤铁矿表面时可以有效地释放赤铁矿中的晶格应变，从而降低由配位不饱和铁物种引起的表面态密度，钝化赤铁矿表面的R-SS。未负载In₂O₃的赤铁矿电极的莫特-肖特基曲线出现了明显的“平台”，这是由于R-SS的存在导致的费米能级钉扎使得莫特-肖特基曲线的斜率不再增加。负载In₂O₃后“平台”消失，说明赤铁矿表面的R-SS得到了有效的钝化。此外，开路电压、EIS曲线和瞬态光电流测试结构也表明负载In₂O₃后电极表面态密度明显降低，In₂O₃成功钝化了表面态。为改善反应动力学，在Ti-Fe₂O₃/In₂O₃复合光阳极表面沉积了一层NiFe(OH)x助催化剂，负载助催化剂后，Ti-Fe₂O₃/In₂O₃/NiFe(OH)x复合光阳极的光电流密度在1.23 V vs. RHE时达到了2.6mA cm^-2，和纯赤铁矿电极的0.41mA cm^-2以及Ti-Fe₂O₃/In₂O₃复合光阳极的1.66mA cm^-2相比得到了明显提升。该工作为解决光电极表面的高表面态密度问题提供了一个潜在的途径。