较高的光生电子-空穴对复合率是阻碍光催化技术发展的主要因素之一，目前报道了很多的改性方法来提高光生载流子的分离率，包括构建Z-系统、制备异质结、在催化剂表面沉积贵金属、外加静电场等，但光催化效率还是不能满足当今工业化的要求。最近，针对催化剂光生电子-空穴对复合率较高的问题，光电功能课题组陆春华团队提出利用压电材料产生的交变空间电场来促进光生电子-空穴对分离，进而显著提高光催化效率。相关工作发表在Journal of Alloys and Compounds 696 (2017) 988-995。
图1 COMSOL模拟PMN-PT纳米粒子在应力(100 MPa)作用下的形变(a1，a2，a3，a4)及产生的压电势分布(b1，b2，b3，b4)
图2 催化剂分别在超声光照、搅拌光照以及超声无光条件下催化降解罗丹明B 210 min时的降解效率比较，PMN-PT在超声振荡作用下产生的空间交变电场提高光催化效率机理图
压电材料可以捕获机械能发生形变产生压电势，超声波振荡过程中通过空化作用可以产生大约100 MPa的压强，产生的压强可以被压电纳米粒子捕获发生形变产生压电势，通过COMSOL模拟可以得到PMN-PT纳米粒子在超声波振荡作用下发生形变以及产生的压电势大小。超声波周期性振荡，致使PMN-PT纳米粒子周期性的被挤压发生形变，形成的空间交变电场周期性地作用于光生电子-空穴对，促进载流子分离，减少再复合，从而显著提高光催化效率，作用机制如图2所示。在空间交变电场作用下，PMN-PT@TiO2的光催化效率提高50%左右。这项工作为增强光催化效率提供了新的研究思路，实现了机械能和太阳能的有效耦合，协同增强光催化性能。
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