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Angew: 应变工程提高纳米铁电材料压电催化全解水的效率

newbee
2021-04-19


压电催化将机械能转化为化学能，对扩大催化面积和提高催化效率具有重要作用。因为压电材料在外部机械振动下会引起压电势，然后驱动电子在催化剂和底物之间转移，从而引发氧化还原反应。然而，对于常见的铁电体，如PbTiO3，BiFeO3和BaTiO3等，它们对水分解的压电催化效率远远不够，这主要是因为在外部振动下，这些常见的铁电纳米催化剂提供的压电势不能达到水分解反应的关键吉布斯自由能阈值（1.23 eV）。因此，迫切需要设计和制造出更高效的压电催化剂，为了应对这一挑战，近日，河北科技大学理学院李发堂教授等人通过表面重构以显著增强其压电特性，以提升其压电催化的潜力。

文章要点

1）成功地在多孔结构的BaTiO3纳米颗粒中诱导了异质外延应变。可以在整个纳米颗粒体中维持应变相干性，从而使得BaTiO3的四方性显著提高，导致其压电性显著增强。

2）得益于高压电性，合成后的蓝色BaTiO3纳米粒子具有极佳的全解水活性，H2产率为159 μmolg-1 h-1，几乎是原始BaTiO3纳米粒子的130倍。

3)进一步的研究表明，该策略不仅限于BaTiO3，还可以扩展到各种钙钛矿体系。

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参考文献

Ran Su, et al. Strain engineered nano‐ferroelectrics for high‐efficiency piezocatalytic overall water splitting. Angew. Chem. 2021

DOI: 10.1002/ange.202103112

https://doi.org/10.1002/ange.202103112




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