金属基功能材料是国民经济和社会发展的重要支柱。研制低成本、高性能材料是发展功能材料的关键。3d过渡金属元素（如铁、钴、镍、锰等）储量相对丰富、价格低廉，而且相应的单质、化合物和复合物种类繁多、物理化学性质特殊，是制备高性能、多功能材料的首选。鉴于丰富的理化特性，赤铁矿在过去几十年间被广泛应用于锂离子电池、磁性材料、吸附剂、析氧光催化剂和Fenton催化剂等诸多领域。近年来，通过精细调控电子结构，先进赤铁矿也被拓展用于生物医药、电催化等前沿领域。本论文综述了赤铁矿材料的组分/结构对电子结构的影响及其在前沿领域的应用，旨在为设计与开发过渡金属基功能材料提供深层次思考。
论文主要内容包括：（1）介绍了赤铁矿材料的晶体结构、电子结构、基本理化特性及在相应的前沿领域应用可能性；（2）总结了赤铁矿纳米晶、高活性暴露多面体、金属元素/非金属元素掺杂相和复合材料等的合成方法，并特别介绍了组分/结构对电子结构的调变作用；（3）综述了先进赤铁矿材料在光/电催化CO2还原反应、水分解反应、N2还原反应、氧还原反应、尿素氧化反应及传感、核磁造影（MRI）和止血等前沿领域的应用进展，特别阐述了电子结构调变对性能的影响。
展望
为进一步拓展赤铁矿在前沿研究中的应用并提高其性能，未来研究可以从如下几个方面深入展开：
（1）发展制备赤铁矿材料的新方法，特别是能实现规模化制备的方法。对用于生物医药的赤铁矿材料，需进一步减小粒径并通过表面配体修饰等手段提高其分散性和生物相容性。
（2）基于赤铁矿材料构筑有机-无机杂化材料，有助于对进一步拓展先进赤铁矿功能材料的种类及应用领域。当前报道的赤铁矿材料几乎均为全无机形态。相比于无机材料，包括单体和聚合物在内的有机组分包含无限种类的变体，相应键合更加灵活多变，有助于调变赤铁矿材料的电子结构，进一步丰富和高效调变赤铁矿材料的物理化学特性。
（3）为深入研究赤铁矿材料在各类催化反应中的催化机制，需要继续发展和利用各类先进的表征技术，特别是原位监测技术。
（4）通过高通量计算筛选高性能赤铁矿材料。当前，关于先进材料的绝大部分研究采用人工实验试错的方法确定哪种基础材料适用于特定的应用体系。通过基于机器学习的计算筛选，可以大幅加速试错过程。
（5）通过优化赤铁矿材料的电子结构，进一步探索其在其他前沿领域中的应用，诸如双模MRI造影剂和靶向诊疗等。
论文信息
本文以“Advanced hematite nanomaterials for newly emerging applications”为题发表于Royal Society of Chemistry旗舰期刊Chemical Science（郑州大学TOP期刊），郑州大学中原关键金属实验室为第一单位，第一作者为本单位青年教师万浩，通讯作者为郑州大学刘小鹤教授、张颖副研究员及日本国立材料研究所（NIMS）马仁志教授。
Chemical Science2023, 14, 2776-2798.
论文链接https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/sc/d3sc00180f
