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前沿院博士生在铁电体创新应用方面取得新进展
点击数:    更新时间:2021/03/12 17:03:37

铁电材料除具有优异的光电特性外,同时可表现出铁电、压电、热释电等多种特性,它们可以直接从振动、水流冲击和温度波动中获取微弱而多样的自然能源,引发各种反应将其转化为电荷,为在各种情况下获取多种能源用于催化提供了诱人的前景。目前关于压铁电催化的研究大多集中在通过超声振动提供外力诱导材料内部电场对反应进行有效的调控。然而,产生超声波的大功率设备非常耗能,难以大规模的应用。

 

为了让铁电体能吸收更多环境中已经存在的能量,我们采用溶胶-快速沉降法制备了PVP表面活性剂修饰的Sr0.3Ba0.7TiO3纳米晶体(SBT-0.3)。实验结果显示,即使在黑暗条件下,PVP修饰的SBT-0.3催化剂,可以同时获取机械摩擦能和低温波动两种能源,显著改善了对有机染料RhB的分解能力,RhB的分解率达到了98%。相比于室温(25 ℃)仅采用单一磁力搅拌的情况提高了13%。另外,通过与未添加表面活性剂的SBT-0.3催化剂相比,我们发现PVP表面活性剂有助于载流子的分离,这为设计新型铁电催化剂提供了策略与方向。在SBT-0.3中,自发极化加上压电/热释电电势可以产生内部电场,从而减少自由载流子的复合。它还有助于对染料溶液中的带电物质进行吸附,促进活性氧发生反应,从而引起染料分子化学键的断裂。这些发现有助于加深我们对摩擦-热释电的催化机制的认识,也为提高铁电材料的催化效率提供了新的策略。

 

该研究结果以“Insights into the tribo-/pyro-catalysis using Sr-doped BaTiO3 ferroelectric nanocrystals for efficient water remediation”为题发表在Chemical Engineering Journal期刊上,前沿院博士生杨变为本论文第一作者,前沿院为第一单位。杨耀东教授和娄晓杰教授为该论文的通讯作者。


论文链接:

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


娄晓杰教授课题组主页:

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

 

 

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