【前沿速读】杂化的压电-光催化剂高效降解有机染料
2019/5/7 23:26:34 火行

    

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     杂化的压电-光催化剂高效降解有机染料

     作者：遥远的海(火行科研Club成员)

     编辑：火花

     在半导体材料中，光催化和电化学协同催化效应是高效利用太阳能资源的有效技术，在解决全球环境污染问题和开发新能源方面具有重要的意义。然而，新型的压电催化，压电-电化学催化，压电-光催化技术成为最近太阳能利用研究的热点之一。目前二氧化钛(TiO2)被认为是一种重要的太阳能利用的半导体材料。但是，TiO2只能利用太阳光中的紫外部分，且其光生载流子易复合、利用效率低。因此，如何提高TiO2中电子快速传输及有效利用太阳能、降低光生载流子复合率及提高载流子利用效率等科学问题是人们急需解决的问题。

     国立清华大学的JyhMing Wu团队发表的一篇论文“合成纳米核壳结构BiFeO3/TiO2协同催化剂基于压电-光催化效应高效降解有机染料(NanoEnergy 56 (2019) 74–81)”，为工业催化剂的设计提供了一种新的策略，将压电催化剂BiFeO3和光催化剂TiO2有效结合起来，形成杂化的催化剂，有效利用压电极化效应和内建电场减小载流子复合，显著增强压电-光催化降解有机染料的性能，为改进工业催化剂降解有机物污染问题提供了新思路。

     主要结果：

     1、通过比较不同样品在压电催化、光催化、压电-光催化条件下降解有机染物的活性能力及反应动力学系数的比较可知，BiFeO3/TiO2样品催化性能优于BiFeO3样品催化性能，所有极化后样品的催化性能优于未极化样品的催化性能。(Fig.1)

    

     2、极化后的BiFeO3/TiO2样品的反应动力学系数比BiFeO3/TiO2单一的压电催化和光催化性能的高566%和 388%，极化后的BiFeO3/TiO2样品的压电-光催化性能明显优于单一的压电催化和光催化性能，基于光致发光谱发现优异的催化性能归结于羟基自由基的作用。(Fig.2)。

    

     3、结合理论计算模拟可知BiFeO3/TiO2p-n结中的极化效应可以有效的分离电子-空穴，减小电子-空穴的复合，同时内建电场可以进一步的减小载流子复合，显著增强压电-光催化降解有机染料的性能。(Fig.3)

    

     Yi-Ling Liu, JyhMing Wu? Nano Energy 56(2019) 74–81.

     作者简介

     遥远的海，男，现就职于新疆大学。

     火行科研Club成员。

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