近日，我校地理科学学院闫丽霞博士联合广州地球化学研究所、澳门科技大学等机构，在地球科学TOP期刊《Chemical Geology》（IF=4.8）发表重要研究成果（Fast phase transformation of 2-line ferrihydrite to hematite as induced by the injection of photoelectrons），首次阐明半导体矿物光电子在水铁矿相转变中的关键作用，为理解地表元素循环提供新视角。

水铁矿是地表广泛存在的纳米级铁（氧）氢氧化物，具有高反应活性，是铁元素生物地球化学循环的核心载体，其向赤铁矿、针铁矿等稳定相的转变，直接调控地表铁氧化物组成与生物可利用性。传统观点认为，常温还原条件下水铁矿优先形成针铁矿，赤铁矿生成需高温或特定环境。

研究团队以二氧化钛（TiO₂）为光电子供体，发现光照、TiO₂与小分子有机物（如甲醇）的协同作用，可使水铁矿在3小时内快速相转变。小分子有机物作为空穴捕获剂，促进 TiO₂光生电子-空穴对分离，光电子注入水铁矿后将 Fe (III) 还原为 Fe (II)。值得关注的是，无论溶液 pH 为 4、7 或 12，赤铁矿均为主要产物，打破了传统认知。

机制分析表明，TiO₂与水铁矿的固-固电子转移及TiO₂促进的水铁矿团聚，共同推动其结构重排形成赤铁矿，抑制溶解 再结晶生成针铁矿。较高有机物含量和较低氧气含量可提升赤铁矿生成效率，揭示了地表氧化还原环境的调控作用。

该研究建立了光电子驱动水铁矿相转变的新路径，阐明常温下赤铁矿快速形成的非生物机制，为解释地表赤铁矿分布及铁元素循环提供理论依据，对评估营养元素迁移、污染物环境行为具有重要意义。研究获国家杰出青年科学基金等项目资助。