翟继卫教授课题组在压电极化调控光生电荷转移上获新进展

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光生电荷转移是光化学与光物理中的重要现象。特别是在光生电荷参与的催化化学反应中，光生载流子的利用率在极大程度上影响甚至决定着催化反应速率。面对高效捕光材料的匮乏和光量子产率普遍不高的问题，如何优化提升光生电荷的分离与转移速，迫切需要利用新方法、新理论、新技术加以破解。近年来以压电极化效应调制光生电荷转移的新途径在光催化制氢、还原二氧化碳以及降解有机污染物等方面展现出了广阔的发展应用前景，同时该策略也使环境机械能转变为化学能变得切实易行。

       需要指出的是，目前基于压电效应调控光生电荷转移的理论方法实践仍需进一步完善提高。正是在这一背景下，同济大学材料科学与工程学院翟继卫教授课题组利用溶剂热法制备合成了具有较好光电性质和压电响应性能的BiOX/BTO纳米复合材料。研究发现，这种复合材料提升光催化反应速率的主要原因有二：一是复合材料因建立新的费米能级平衡而形成了较大内建电场，二是复合材料表现出了显著增强的压电势差。在电化学势和压电势差的共同介导下，该材料呈现出了超快的有机物光催化降解性能。反之，该复合材料在单独的超声应力或光照作用下，其催化性能均大大降低。这进一步说明了压电势和光电流密度的协同作用在促进光催化反应速率提升中的重要性。事实表明，以BiOBr/BTO为催化剂，其对甲基橙染料分子的压电光催化降解反应速率分别是光催化和压电催化降解反应速率的13.65和13.09倍。另外，在外应力的作用下，BiOBr/BTO复合材料展现出的理论压电势差高达100 mV，远远大于纯相BiOBr纳米板的30.0 mV和BTO纳米颗粒的31.2 mV。
        此研究对于深入理解压电势、电化学势以及光催化化学反应速率之间的内在联系提供了一种可资借鉴的新方法。相关结果以“Remarkable Piezophoto Coupling Catalysis Behavior of BiOX/BaTiO3 (X = Cl, Br, Cl0.166Br0.834) Piezoelectric Composites”为题，在线发表在Small上。
       论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202001573
       文章来源：同济大学
       翟继卫，同济大学材料科学与工程学院教授，博士生导师、副院长。1984年7月本科毕业于新疆大学物理系物理专业，1987年7月硕士毕业于中国科学技术大学物理系固体物理专业，1997年12月博士毕业于西安交通大学电子与信息工程学院电子材料与元器件专业。1987年7月至1994年9月，任中国科学院新疆物理研究所助理研究员、副研究员。1998年1月至1999年12月，在同济大学功能材料研究所从事博士后研究。2000年1月加入同济大学功能材料研究所，2000年7月起任同济大学教授、博士生导师。1994年获中国科学院首批“西部之光”计划资助，2004年入选教育部新世纪优秀人才计划（NCET-04-0378），2005年入选上海市浦江人才计划（05PJ14094）。2003年以来负责科研项目20余项，包括973计划子课题3项、863计划子课题1项、国家自然科学基金项目5项、教育部项目5项、上海市项目5项、“十二五”国家科技计划1项等。在国际学术刊物上发表研究论文390篇，379篇己被SCI收录，3200余篇次被引用。获得中国发明专利授权77项。