铁电、压电和热释电纳米材料在催化领域的进展

近日,江苏大学化学化工学院张建明教授联合南方科技大学李顺研究员、张作泰教授和新加坡科技研究局(A*STAR)Xu Li研究员受邀在美国化学会期刊《ACS Applied Nano Materials》上发表以“Recent Advances of Ferro-,Piezo-,and PyroelectricNanomaterials for Catalytic Applications”为题的综述文章,系统地总结了近年来铁电、压电和热释电纳米材料在催化领域的代表性成果。

基于铁电、压电和热释电效应,相应的极化材料能够有效收集多种自然能源(太阳光、波浪/水流、振动/噪声、工业废热等),将其转换为化学能,因而有望在催化领域获得广泛应用。而且,通过调节材料的极化特性,可以有效调控载流子输运行为,从而改善上述材料的催化活性。近年来,该领域引起了科研人员的广泛关注,但相关研究仍处于起步阶段,面临诸多难题和挑战。

该论文首先详细介绍了三种耦合效应:(1)铁电催化效应,利用铁电势来驱动或控制不同的催化反应;(2)压电催化效应,通过对压电材料施加外部机械力诱导的压电电荷,直接将机械能转化为化学能,或者通过压电电势提升光生载流子分离效率;(3)热释电催化作用,通过温度波动引起热释电材料极化变化,将热能转化为化学能。接下来,作者梳理了铁电、压电和热释电纳米材料在各种催化应用中的最新进展,包括生产可再生能源(水分解和二氧化碳的还原),环境修复(有机污染物降解)以及材料合成(选择性生长/沉积及有机合成)。最后,论文探讨了进一步促进催化活性的关键问题和未来前景,对有意从事铁电、压电和热释电纳米材料在催化领域研究的同行极具借鉴意义。

该工作得到了国家自然科学基金、广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室、深圳市科创委等项目的支持。

创建时间:2020-02-11 14:33