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前沿院博士生在鐵電體創新應用方面取得新進展
點擊數:    更新时间:2021/03/12 17:03:37

鐵電材料除具有優異的光電特性外,同時可表現出鐵電、壓電、熱釋電等多種特性,它們可以直接從振動、水流沖擊和溫度波動中獲取微弱而多樣的自然能源,引發各種反應將其轉化爲電荷,爲在各種情況下獲取多種能源用于催化提供了誘人的前景。目前關于壓鐵電催化的研究大多集中在通過超聲振動提供外力誘導材料內部電場對反應進行有效的調控。然而,産生超聲波的大功率設備非常耗能,難以大規模的應用。

 

爲了讓鐵電體能吸收更多環境中已經存在的能量,我們采用溶膠-快速沈降法制備了PVP表面活性劑修飾的Sr0.3Ba0.7TiO3納米晶體(SBT-0.3)。實驗結果顯示,即使在黑暗條件下,PVP修飾的SBT-0.3催化劑,可以同時獲取機械摩擦能和低溫波動兩種能源,顯著改善了對有機染料RhB的分解能力,RhB的分解率達到了98%。相比于室溫(25 ℃)僅采用單一磁力攪拌的情況提高了13%。另外,通過與未添加表面活性劑的SBT-0.3催化劑相比,我們發現PVP表面活性劑有助于載流子的分離,這爲設計新型鐵電催化劑提供了策略與方向。在SBT-0.3中,自發極化加上壓電/熱釋電電勢可以産生內部電場,從而減少自由載流子的複合。它還有助于對染料溶液中的帶電物質進行吸附,促進活性氧發生反應,從而引起染料分子化學鍵的斷裂。這些發現有助于加深我們對摩擦-熱釋電的催化機制的認識,也爲提高鐵電材料的催化效率提供了新的策略。

 

該研究結果以“Insights into the tribo-/pyro-catalysis using Sr-doped BaTiO3 ferroelectric nanocrystals for efficient water remediation”爲題發表在Chemical Engineering Journal期刊上,前沿院博士生楊變爲本論文第一作者,前沿院爲第一單位。楊耀東教授和婁曉傑教授爲該論文的通訊作者。


論文鏈接:

https://authors.elsevier.com/a/1cf-p4x7R2YgZd


婁曉傑教授課題組主頁:

http://gr.xjtu.edu.cn/web/xlou03

 

 

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