武汉大学材料系任峰教授

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任峰，男，理学博士，武汉大学物理科学与技术学院教授，博士生导师。 武汉大学珞珈青年学者，教育部新世纪优秀人才支持计划获得者，国家自然科学基金委优秀青年基金获得者。主要研究方向： 离子注入法金属和半导体纳米材料的制备与改性研究； 纳米材料的电子显微学研究； 纳米颗粒等离子体增强半导体发光机理研究； 先进抗辐照核材料； 用于制氢和环境治理的复合半导体材料。获得奖励 ：湖北省自然科学奖一等奖（2012年度），排名第三。第十二届（2008年度）湖北省优秀学术论文特等奖。主持项目13项，发表论文数十篇。


任峰，教授 理学博士 博士生导师                    
武汉大学珞珈青年学者
教育部新世纪优秀人才支持计划获得者
国家自然科学基金委优秀青年基金获得者
地址： 武汉大学物理科学与技术学院           Department of Physics, Wuhan University, Wuhan, Hubei, China 430072
E-mail: fren@whu.edu.cn


主要学习及工作经历
2001.9年至2006.6 武汉大学物理科学与技术学院硕博连读。
2006.9至2008.7 武汉大学物理科学与技术学院任教。
2008.7至2010.1 美国Lawrence Berkeley国家实验室环境能源科学部博士后。期间2008年11月晋升为副教授。
2010.2至2010.7 美国Los Alamos国家实验室材料科学与技术部离子束材料实验室客座研究员。
2010.8至2014.11 武汉大学物理学院副教授，博士生导师
2014.11至今         武汉大学物理学院教授，博士生导师


Experiences:
2001.6 B.S., Department of Physics, Shaoxing University.
2006.6 Ph. D Department of Physics, Wuhan University.
2006.7-2008.7 Assistant Professor, Department of Physics, Wuhan University.
2008.7-2010.1 Postdoctor, Lawrence Berkeley National Laboratory.
2010.2-2010.7 Guest Faculty, Los Alamos National Laboratory.
2014.11- Professor，Department of Physics, Wuhan University.


主要研究方向
1. 离子注入法金属和半导体纳米材料的制备与改性研究；
2. 纳米材料的电子显微学研究；
3. 纳米颗粒等离子体增强半导体发光机理研究；
4. 先进抗辐照核材料；
5. 复合半导体材料水分解制氢。


Research interests
1. Ion beam modification of materials
2. Study on nanomaterials by electron microscopy
3. Radiation tolerance nanomaterials
4. Hydrogen production by water splitting
发表的部分论文列表 (Selected publications)
Dr. Feng Ren has published more than 100 research papers including in the journals of PRL, ACS nano, APL, JAP, EPL, et al.
53. Hengyi Wu, Feng Ren*, Zhuo Xing, Xudong Zheng, Liang Wu, Changzhong Jiang, Cathodic shift of onset potential for water oxidation of WO3 photoanode by Zr+ ions implantation, Journal of Applied Physics 121 (2017) 085305.
52. Yichao Liu, Shaohua Shen, Fen Ren*, Jianan Chen, Yanming Fu, Xudong Zheng, Guangxu Cai, Zhuo Xing, Hengyi Wu, Changzhong Jiang*, Fabrication of porous TiO2 nanorod arrays photoelectrodes with enhanced hydrogen production by Helium ions implantation, Nanoscale 8 (2016) 10642.
51. Hongxiu Zhang, Feng Ren*, Yongqiang Wang, Mengqing Hong, Xiangheng Xiao, Wenjing Qin, Changzhong Jiang, In situ TEM observation of helium bubble evolution in V/Ag multilayer during annealing, Journal Nuclear Materials 467 (2015) 537-543.
50. Ying Liu, Feng Ren*, Shaohua Shen, Yanming Fu, Chao Chen, Chang Liu, Zhuo Xing, Dan Liu, Xiangheng Xiao, Wei Wu, Xudong Zheng, Yichao Liu, and Changzhong Jiang, Efficient enhancement of hydrogen production by Ag/Cu2O/ZnO tandem triple-junction photoelectrochemical cell, Applied Physics Letters 106 (2015) 123901.
49. Xudong Zheng, Shaohua Shen, Feng Ren*, Guangxu Cai, Zhuo Xing, Yichao Liu, Dan liu, Guozhen Zhang, Xiangheng Xiao, Wei Wu, Changzhong Jiang, Irradiation-Induced TiO2 Nanorods for Photoelectrochemical Hydrogen Production, International Journal of Hydrogen Energy, 40 (2015 ) 5034-5041.
48. Mengqing Hong, Feng Ren*, Yongqiang Wang, Hongxiu Zhang, Xiangheng Xiao, Dejun Fu, Bing Yang, Changzhong Jiang, Size-dependent radiation tolerance and corrosion resistance in ion irradiated CrN/AlTiN nanofilms, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 342 (2015) 137–143.
47. Qingyong Tian, Wei Wu*, Lingling Sun, Shuanglei Yang, Mei Lei, Juan Zhou, Ying Liu, Xiangheng Xiao, Feng Ren*, Changzhong Jiang, Vellaisamy A. L. Roy*, Tube-Like Ternary alpha-Fe2O3@SO2@Cu2O Sandwich Heterostructures: Synthesis and Enhanced Photocatalytic Properties, ACS Appl. Mater. Interfaces, 6 (2014) 13088−13097.
46. Zhuo Xing, Shaohua Shen, Meng Wang, Feng Ren*, Ying Liu, Xudong Zheng, Yichao Liu, Xiangheng Xiao, Wei Wu, Changzhong Jiang, Efficient enhancement of solar-water-splitting by modified “Z-scheme” structural WO3-W-Si photoelectrodes, Applied Physics Letters 105 (2014) 143902.
45. Hongxiu Zhang, Feng Ren*, Yongqiang Wang, Mengqing Hong, Xiangheng Xiao, Dan Liu, Wenjing Qin, Xudong Zheng, Yichao Liu, and Changzhong Jiang, Enhanced radiation tolerance of nanochannel V films through defects release, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B, 334 (2014) 1–7.
44 Mengqing Hong, Yongqiang Wang, Feng Ren*, Hongxiu Zhang, Dejun Fu, Bing Yang, Xiangheng Xiao and Changzhong Jiang, Helium release and amorphization resistance in ion irradiated nanochannel films, Europhysics Letters, 106 (2014) 12001.
43. D. Liu, F. Ren*, G. X. Cai, Y. C. Liu, M. Q. Hong, J. J. Yin, Y. Liu, J. Zou, W.Wu, X. H. Xiao, C. Z. Jiang, Fabrication of TiO2-based composite films by sequential ion implantation and subsequent annealing, Materials Research Express, 1 (2014) 025703.
42.  X. D. Zheng, F. Ren*, G. X. Cai, M. Q. Hong, X. H. Xiao, W. Wu, Y. C. Liu, W. Q. Li, J. J. Ying, C. Z. Jiang, Formation of TiO2 Nanorods by Ion Irradiation, Journal of Applied Physics, 115 (2014) 184306.
41. Yichao Liu, Feng Ren*, Guangxu Cai, Xiaodong Zhou, Mengqing Hong, Wenqing Li, Xiangheng Xiao, Wei Wu, Changzhong Jiang, Energy dependence on formation of TiO2 nanofilms by Ti ion implantation and annealing, Materials Research Bulletin, 51 (2014) 376–380.
40. Shaofeng Zhang, Feng Ren*, Wei Wu, Juan Zhou, Lingling Sun, Changzhong Jiang*, Size Effects of Ag Nanaoparticles on Plasmon-induced Enhancement of Photocatalysis of Ag-α-Fe2O3 Nanocomposites, Journal of Colloid and Interface Science 427 (2014) 29-34.  
39. Juan Zhou, Feng Ren*, Shaofeng Zhang, Wei Wu, Xiangheng Xiao, Ying Liu, Changzhong Jiang*, SiO2-Ag-SiO2-TiO2 multi-shell structures: plasmon enhanced photocatalysts with wide-spectral-response, Journal of Materials Chemistry A, 1 (2013) 13128-13138.
38. Guangxu Cai, Feng Ren*, Yichao Liu, Wei Wu, Dejun Fu, Xiangheng Xiao, and Changzhong Jiang*, A Novel Way to Fabricate Superhydrophilic and Antibacterial TiO2 Nanofilms on Glass by Ion Implantation and Subsequent Annealing,  Jpn. J. Appl. Phys. 52 (2013) 100207.
37. Feng Ren, Xiao-Dong Zhou, Yi-Chao Liu, Yong-Qiang Wang, Guang-Xu Cai, Xiang-Heng Xiao, Zhi-Gao Dai, Wen-Qing Li, Shao-Jian Yan,Wei Wu, Chao Zhang, Hong-Wei Ni, and Chang-Zhong Jiang, Fabrication and properties of TiO2 nanofilms on different substrates by a novel and universal method of Ti-ion implantation and subsequent annealing, Nanotechnology 24 (2013) 255603.
36. Shaofeng Zhang, Feng Ren,* Wei Wu, Juan Zhou, Xiangheng Xiao, Lingling Sun, Ying Liu, Changzhong Jiang*, Controllable synthesis of recyclable core–shell γ-Fe2O3@SnO2 hollow nanoparticles with enhanced photocatalytic and gas sensing properties, Physical Chemistry Chemical Physics 15 (2013) 8228-8236.
35. Mengqing Hong, Feng Ren*, Hongxiu Zhang, Xiangheng Xiao, Bing Yang, Canxin Tian, Dejun Fu, Yongqiang Wang, and Changzhong Jiang*,Enhanced radiation tolerance in nitride multilayered nanofilms with small period-thicknesses, Applied Physics Letters 101 (2012) 153117.
34. Juan Zhou, Feng Ren*, Wei Wu, Shaofeng Zhang, Xiangheng Xiao, Jinxia Xu, Changzhong Jiang*, Controllable synthesis and catalysis application of hierarchical PS/Au core–shell nanocomposites, Journal of Colloid and Interface Science, Journal of Colloid and Interface Science 387 (2012) 47-55.
33. Shaofeng Zhang, Feng Ren*, Wei Wu, Juan Zhou, Lingling Sun, Xiangheng Xiao, Jinxia Xu, Changzhong Jiang*, Modified in situ and self-catalytic growth method for fabrication of Ag-coated nanocomposites with tailorable optical properties, Journal of Nanoparticle Research, 14 (2012) 1105.
32. Shaofeng Zhang, Wei Wu, Xiangheng Xiao, Juan Zhou, Jinxia Xu, Feng Ren*, Changzhong Jiang*, Polymer Supported Ag@AgAu Bimetallic Nanocomposites: Synthesis and Catalytic Properties, Chemistry - An Asian Journal, 7 (2012) 1781-1788.
31. X. D. Zhou, F. Ren*, X. H. Xiao, J. X. Xu, Z. G. Dai , G. X. Cai, C. Z. Jiang*, Origin of white light luminescence from Si+/C+ sequentially implanted and annealed silica, Journal of Applied Physics, 111 (2012) 084304.
30. Wei Wu, Shaofeng Zhang, Juan Zhou, Xiangheng Xiao, Fen Ren*, and Changzhong Jiang*, Controlled Synthesis of Monodisperse Sub-100 nm Hollow SnO2 Nanospheres: Template- and Surfactant-Free Solution Phase Route, Growth Mechanism, Optical Properties and Application as Photocatalyst, Chemistry - A European Journal 17 ( 2011) 9718－9719.
29. X. D. Zhou, X. H. Xiao, J. X. Xu, G. X. Cai, F. Ren*, C. Z. Jiang*, Mechanism of the enhancement and quenching of ZnO photoluminescence by ZnO-Ag coupling, Europhysics Letters, 93 (2011) 57009.
28. T. Xu, N. N. Zhao, F. Ren, H. R. Lee, M. Tsang, J. Shu, S. S. Mao, B. Helms, Sub-Nanometer Porous Thin Films by the Co-assembly of Nanotube Subunits and Block Copolymers, ACS Nano 5 (2011) 1376–1384.
27. S. F. Zhang, W. Wu, X. H. Xia, J. Zhou, F. Ren*, C. Z. Jiang*, Preparation and Characterization of Spindle-like Fe3O4 Mesoporous Nanoparticles, Nanoscale Research Letters, 6 (2011) 89.
26. Feng Ren, Chang Zhong Jiang, Guang Xu Cai, Xiang Heng Xiao, Engineering embedded metal nanoparticles with ion beam technology and their stability study, Applied Physics A 96 (2009) 317–325.
25. Feng Ren, Guang Xu Cai, Xiang Heng Xiao, Li Xia Fan, Changzhong Jiang, Ion irradiation induced hollow and sandwiched nanoclusters, Journal of Applied Physics 103 (2008) 155610.
24. F. Ren, L. Y. Zhang, X. H. Xiao, L. Liao, G. X. Cai, L. X. Fan, C. Z. Jiang, Controlling the growth of ZnO Quantum Dots embedded in silica by Zn/F sequential ion implantation and subsequent annealing, Nanotechnology 19 (2008) 155610.
23. F. Ren, C. Z. Jiang, G. X. Cai, Q. Fu, Y. Shi, Fabrication of hollow nanoclusters by ion implantation, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 262 (2007) 201–204.
22.  F. Ren, C. Z. Jiang, X. H. Xiao, Fabrication of single-crystal ZnO film by Zn ion implantation and subsequent annealing, Nanotechnology 18 (2007) 285609.
21.  F. Ren, C. Z. Jiang, J. B. Wang, C. Liu, T. Oku, Controlling the morphology of Ag Nanoclusters by Ion Implantation to Different Doses and Subsequent Annealing, Physical Review Letters 97 (2006) 165501. (Selected in Virtual J. Nanoscale Science & Technology, October 30, 2006 issue)
20. F. Ren, C. Z. Jiang, C. Liu, J. B. Wang, Fabrication and annihilation of nanovoids in Cu nanoclusters by ion implantation into silica and subsequent annealing, Applied Physics Letters 88 (2006) 183114.
19. F. Ren, L. P. Guo, Y. Shi, D. L. Chen, Z. Y. Wu, C. Z. Jiang, Formation of Zn-ZnO core-shell nanoclusters by Zn/F sequential ion implantation, Journal of Physics D: Applied Physics 39 (2006) 488–491.
18 .F. Ren, C. Z. Jiang, Y. H. Wang, Q. Q. Wang, D. J. Chen, Y. Shi, The problem of core/shell nanoclusters formation during ion implantation, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 245 (2006) 427-430.
17. Feng Ren, Chang-Zhong Jiang, De-Jun Fu, Qiang Fu, Raman scattering studies on Ag nanoclusters composites formed by ion implantation into silica, Japanese Journal of Applied Physics part 1, 44 (2005) 8512-8514.
116.  F. Ren, C. Z. Jiang, C. Liu, D. J. Fu, Y. Shi, Interface influence on the surface plasmon resonance of Ag nanocluster composite, Solid State Communications 135 (2005) 268-272.
15. Feng Ren, Chang-Zhong Jiang, Chang Liu, Yin Shi, Jian-Bo Wang, Alloy and core-shell nanoclusters formed by sequential ion implantation and thermal annealing, Journal of the Korean Physical Society 46 (2005) S43-S47.
14. F. Ren, C. Z. Jiang, H. B. Chen, Y. Shi, C. liu, J. B. Wang, Metal alloy and monoelemental nanoclusters in silica formed by sequential ion implantation and annealing in selected atmosphere, Physica B 353 (2004) 92–97.
13. F. Ren, C. Z. Jiang, L. Zhang, Y. Shi, J.B. Wang, R.H. Wang, Formation and microstructural investigation of Ag-Cu alloy nanoclusters embedded in SiO2 formed by sequential ion implantation, Micron 35 (2004) 489–493.
12. X. H. Xiao, F. Ren, X. D. Zhou , T. C. Peng, W. Wu, X. N. Peng, X. F. Yu, C. Z. Jiang, Surface plasmon-enhanced light emission using silver nanoparticles embedded in ZnO, Applied Physics Letters 97 (2010) 071909-3.
11. S. H. Shen, L. J. Guo, X. B. Chen, F. Ren, S. S. Mao, Effect of Ag2S on solar-driven photocatalytic hydrogen evolution of nanostructured CdS, International Journal of Hydrogen, 35 (2010) 7110-7115.
10.  W. Wu, X. H. Xiao, S. F. Zhang, J. Zhou, L. X. Fan, F. Ren, C. Z. Jiang, Large-Scale and Controlled Synthesis of Iron Oxide Magnetic Short Nanotubes: Shape Evolution, Growth Mechanism, and Magnetic Properties, Journal of Physical Chemistry C 114 (2010) 16092-16103.
9.   J. X. Xu, X. H. Xiao, F. Ren, C. Z. Jiang, Controlling the microstructure of ZnO nanoparticles embedded in Sapphire by Zn ion implantation and subsequent annealing, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 268 (2010) 2702–2705.
8.  W. Wu, X. H. Xiao, S. F. Zhang, T. C. Peng, J. Zhou, F. Ren, C. Z. Jiang, Synthesis and Magnetic Properties of Maghemite (γ-Fe2O3) Short-Nanotubes, Nanoscale Research Letters, 5 (2010)1474-1479.
7.  X. H. Xiao, W. Dong , W. Wu, T. C. Peng, X. D. Zhou, F. Ren, C. Z. Jiang, Antibacterial silver-containing silica glass prepared by ion implantation, Journal of Nanoscience and Nanotechnology 10 (2010) 6424-6427(4).
6.  W. Wu, X. H. Xiao, S. F. Zhang, L. X. Fan, T. C. Peng, F. Ren, C. Z. Jiang, Facile Fabrication of Ultrafine Hollow Silica and Magnetic Hollow Silica Nanoparticles by a Dual-templates Method, Nanoscale Research Letters 5 (2010) 116-123.
5.  X. H. Xiao, F. Ren, L. X. Fan, G. X. Cai, C. Z. Jiang, ZnO single-crystal films fabricated by the oxidation of zinc-implanted sapphire, Nanotechnology 19 (2008) 325604.
4.  L. X. Fan, D. L. Guo, F. Ren, Q. Fu, C. Z. Jiang, Substrate grain boundary effects on the ordering of nanopores in anodic aluminum oxide, Solid State Communications 148 (2008) 286–288.
3.  X. H. Xiao, J. Zhu, Y. R. Li, W. B. Luo, B. F. Yu, L. X. Fan, F. Ren, C. Liu, C. Z. Jiang, Greatly reduced leakage current in BiFeO3 thin film by oxygen ion implantation, Journal of Physics D: Applied Physics 40 (2007) 5775-5777.
2.  H. Li, J. P. Sang, F. Mei, F. Ren, L. Zhang, C. Liu, Observation of ferromagnetism at room temperature for Cr+ ions implanted ZnO thin films, Applied Surface Science 253 (2007) 8524–8529.
1.  L. Liao, H. B. Lu, L. Zhang, M. Shuai, J. C. Li, C. Liu, D. J. Fu, F. Ren, Effect of ferromagnetic properties in Al-doped Zn1-xCoxO nanowires synthesized by water-assistance reactive vapor deposition, Journal of Applied Physics 102 (2007) 114307.

奖励 （Awards）
湖北省自然科学奖一等奖（2012年度），排名第三。
第十二届（2008年度）湖北省优秀学术论文特等奖。
专利 (Ptents)
1. 任峰，蒋昌忠，一种单晶ZnO纳米薄膜的制备方法 (专利号ZL 200610125045.7)
2.  一种负载型银纳米复合材料的自催化生长制备方法，任峰，张少锋，周娟，吴伟，肖湘衡，蒋昌忠，(专利号 ZL201210117174.7)
3.一种聚苯乙烯/金复合微球的制备方法，周娟，张少峰，任峰，吴伟，肖湘衡，蒋昌忠，(专利号ZL201110212040.9)
4.一种负载型银纳米复合材料的自催化生长制备方法，任峰，张少锋，周娟，吴伟，肖湘衡，蒋昌忠，(专利号 ZL201210117174.7)
5. 一种抗辐照纳米多孔膜，任峰，洪梦庆，张红秀，秦文静，刘丹，肖湘衡，蒋昌忠，(专利号 ZL201410154451.0)
研究项目 (Research projects)
13.  "纳米尺度下离子束与固体相互作用(Interactions of Ion beam and nanostructural materials)"，国家自然科学基金优秀青年基金（No. 11522543）(2016-2018)，主持。
12. ″基于缺陷捕获和气体释放的新型抗辐照含纳米孔道材料的制备与性能研究 (Radiation tolerant nanochannel materials)″，国家自然科学基金面上项目(National Natural Science Foundation of China) (No.11475129)(2015-2018)，主持。
11. 苏州市纳米科学技术专项（2013-2015），主持。
10. 教育部新世纪优秀人才支持计划（2013-2015），主持。
9. ″核反应堆用耐高温、耐腐蚀金属氮化物多层膜新型核材料的制备、性能及抗辐照机理研究(Radiation tolerant nitride ceramic multilayered films)″，国家自然科学基金面上项目 (National Natural Science Foundation of China)(No. 11175133) (2012-2015) ，主持。
8. ″金属纳米颗粒表面等离子体增强半导体发光研究″，湖北省自然科学基金 (National Natural Science Foundation of Hubei Province)(2009-2011)，主持。
7. ″金属纳米颗粒与半导体量子点耦合效应机理研究″，国家自然科学基金，(National Natural Science Foundation of China) (No.10905043) (2010.1-2012.12) ，主持。
6. ″ZnO单晶纳米薄膜的离子注入法制备及形成机理研究″，教育部博士点基金（新教师基金）(Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education) (No. 20070486069) (2008-2010)，主持。
5. ″ZnO单晶纳米薄膜的离子注入法制备及ZnO紫外探测器的研制″，武汉市晨光计划 (No. 200850731371) (2009-2010)，主持。
4. ″空心纳米颗粒捕获原子构成三层结构纳米颗粒的形成机理和性能研究″，国家自然科学基金 (No. 10775109) (2008.1-2010.12)，参加
3. ″高精度小型化电子磁罗盘与地磁导航技术研究″ 国家高技术研究发展计划 (863计划) (No. 2007AA12Z322) (2008-2010)，参加。
2. ″加速器与电镜联机及其在材料科学中的应用″，国家自然科学基金重点项目 (No. 10435060) (2005-2008) ，参加。
1. ″抗辐照纳米金属多层膜的制备、表征及机理研究″，国家自然科学基金重大研究计划/培育项目(No. 91026014) (2011-2013) ，参加。

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众所周知，将太阳能直接转化为化学能的光催化产氢是最理想的的能源转换与存储方式之一。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种聚合物二维半导体材料，因其适合的电子能带结构，低廉的成本和优良的化学稳定性，被证明是一种极具潜力的光催化材料。但是它的产氢性能仍受限于其不足的可见光吸收性能和较低的载流子分离效率。因此，需要寻找有效的方法尽可能的提高其可见光吸收性能和实现光生载流子的有效分离。其中，缺陷调控是一种十分有效的策略。通过一些传统的化学方法，引入C或者N空位缺陷，能够提高可见光吸收和提高载流子分离效率，但是这些方法仅能引入一种空位（C空位或者N空位），并且难以准确的控制缺陷浓度实现最优的改性效果。而过高的缺陷浓度作为复合中心反而会抑制载流子分离，抑制光催化活性。

武汉大学物理科学与技术学院任峰课题组与河南科技大学王赵武用离子辐照技术实现了石墨相氮化碳的缺陷控制形成。通过氦离子辐照，实现了C，N空位的同时引入，并通过控制辐照剂量，可以控制引入的空位缺陷含量，从而实现了光催化产氢性能的优化提高。具有一定能量的He+离子将经过一系列的碰撞过程而逐渐损失能量，而靶原子会从晶格位置射出留下空位。在经历系列的级联碰撞过程后，由于离子辐照的非化学选择性，石墨相氮化碳中将同时引入C，N空位。通过不同剂量的He+离子（总剂量：8.625， 17.25， 34.5， 86.25 ×1013 ions/cm2）注入到涂覆在FTO上的石墨相氮化碳纳米片中，制备出了具有一系列空位浓度的石墨相氮化碳纳米片。结合元素分析，X射线光电子能谱和电子顺磁共振谱，结果表明离子辐照在石墨相氮化碳中引入了C，N空位。对辐照改性后的石墨相氮化碳样品，进行了全光谱光电化学(PEC)的性能测试和粉末光催化产氢性能测试。结果表明，一定辐照剂量的石墨相氮化碳表现出光催化性能增强，具有中等空位浓度的CN2样品表现出最优的性能，相对于原始石墨相氮化碳纳米片表现出了2.7倍的光催化产氢量。DFT理论计算显示，C空位的引入导致了石墨相氮化碳的带隙缩减从而帮助提高可见光吸收，而N空位的引入则引入了一个缺陷能级。这个缺陷能级能够增强可见光吸收和帮助载流子分离。结合XPS价带谱和吸收光谱分析，可以确定辐照前后的导带和价带位置。结果显示辐照后，石墨相氮化碳的价带下移而导带不变，带隙缩减。在吸收光谱中能观察到明显的尾带，说明了N空位引入的缺陷能级的存在。光致发光光谱和时间分辨荧光寿命谱显示，辐照后的石墨相氮化碳的PL峰强度明显下降，荧光寿命明显减小。这说明N空位缺陷的存在帮助了载流子的快速分离而抑制了复合发光。因此，C，N空位缺陷共掺杂确实能够有效的帮助提高石墨相氮化碳的光电催化和光催化产氢性能。该部分研究表明离子辐照是一种有效提高二维材料光电催化和光催化水分解性能的方法。本方法也适用于其它半导体光催化剂，及适用于其它的能源转化和材料研究领域。

相关结果以封面文章Back Cover的形式发表于Solar RRL （DOI：10.1002/solr.201970043）。

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2018自然科学基金面上项目-二维材料限域单原子电催化电极的离子辐照原位制备与性能研究
批准号        11875207        学科分类        离子束与物质相互作用和辐照损伤 ( A050401 )
负责人        任峰        职称                单位名称        武汉大学
资助金额        66万元        项目类别        面上项目        起止年月        2019年01月01日 至 2022年12月31日

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近日我院任峰教授课题组在美国物理联合会（AIP）期刊Applied Physics Review（IF 17.05）上发表最新综述论文：Application of Ion Beam Technology in (Photo)electrocatalytic Materials for Renewable Energy《离子束技术在可再生能源(光)电催化中的应用》。论文第一署名单位是武汉大学物理科学与技术学院，我院博士生王雪凝为第一作者，任峰教授为通讯作者。
       论文介绍了离子束技术的基本原理和优势特点，综述了任峰教授课题组近十年来以及国际上离子束技术在高性能催化材料改性应用领域的最新研究工作。论文入选了编辑推荐。

图1. 离子注入技术催化材料改性设计策略

        为了实现人类的可持续发展，开发环境友好，可再生并且廉价易得的新能源转化与存储方式具有重大的意义。以水分解制氢，燃料电池等为代表的（光）电催化能源存储与转换技术是其中的关键技术之一。为了发展高催化活性，稳定性优异的(光)电化学催化材料，需要对催化材料进行合理设计，制备和改性。离子束技术作为一种高效和精确的物理改性手段，可以实现材料多维度的改性。
       基于离子束在材料中引入异质原子和造成材料中原子位移的效应，离子束技术能够实现掺杂，引入缺陷，表面溅射等功能。离子注入技术可以强制实现几乎所有元素的精确掺杂，并且不引入其他杂质。离子束技术作为一种高效而灵活的技术，能够通过多种参数（离子种类，能量，剂量，束流，靶温度等）在极大范围内的调整，实现材料各种目的的改性，并保持很好的可重复性和可再现性，能够适应大规模生产。离子束的不同功能效应（掺杂效应、注入/辐照损伤效应、溅射效应）可以在催化材料改性上有多方面的应用。通过离子束的各种功能效应，离子束能够实现各种催化材料的能带调控，缺陷调控，纳米结构调控，异质结构调控等多种策略，从而实现各种（光）电催化材料的性能优化提升。在未来，离子束技术在催化领域还可以有许多进一步的发展。（1）进一步深入的理论计算研究可以更加优化离子种类，能量，剂量的选择。离子束技术能够实现多种元素的同时掺杂，实现多元素协同掺杂效应，为催化材料的改性提供更广阔的发展空间。（2）离子束技术是一种高度可控可定量的技术。对离子注入/辐照过程与催化剂材料结构变化之间关系的深入机理研究，可以为探索揭示催化材料的构效关系提供助力。（3）目前离子束技术在催化领域中的应用较集中于少数几种材料体系的中等能量的离子注入掺杂和离子辐照。选择不同的离子束方法，以及进一步将它们结合起来，离子束技术还可以应用于许多新的材料体系，实现新的应用方法。
       该项研究工作得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划等项目的支持。
       文献链接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0021322