长期以来，先进的光催化氧化法一直被用认为是作能源转换和环境修复的一种有吸引力的处理方法。然而，传统光催化的实际应用通常受限于量子效应的影响，而效率远低于10％。为了克服光催化活性相对较差的问题，在过去的几十年中广泛研究了带隙工程、纳米结构形貌的操纵、异质结的构建、金属或非金属掺杂、单原子负载和晶格缺陷。BaTiO3作为一种“star”压电材料，具有较高的压电系数和介电常数，但其电导率很低。ZnO具有较大的电子迁移率，但其压电性能不太明显。本研究报道了一种新型的压电ZnO/BaTiO3异质结构，它将BaTiO3和ZnO结合起来进行溶剂热反应和浸渍烧结。在压电效应下，对ZnO/BaTiO3的催化氧化过程进行了比较研究。
该研究系统揭示了同型异质结增强的压电势与催化反应速率之间的内在联系，并从全新视角解释了压电势与电化学势协同促进电荷载流子快速分离与转移的催化氧化机理。相关研究成果以“Piezophototronic effect in enhancing charge carrierseparation and transfer in ZnO/BaTiO3 heterostructures for high-efficiencycatalytic oxidation”为题发表在国际权威期刊Nano Energy（《纳米能源》，影响因子15.548）同济大学为第一署名单位，中科院上海硅酸盐研究所为联合署名单位，翟继卫教授为通讯作者，材料科学与工程学院博士生周小风为第一作者。
论文封面
全文亮点及结论：本研究采用溶液浸渍焙烧法，设计合成了以缩短反应时间和可重复性高为要素的ZnO/BaTiO3压电半导体异质结。研究发现，此异质结在超声启发的108 Pa压力介导下，产生的压电电势差显着高于纯相BaTiO3和ZnO。另外，ZnO/BaTiO3异质结展现出了比纯相BaTiO3和ZnO更负的平带电位以及更小的传荷电阻。因此，在压电光效应的驱动下，该异质结表现出了对有机物较好的催化氧化降解性能，相应反应速率常数为1.20×10–1 min–1，是纯相BaTiO3的1.50倍和ZnO的2.00倍。这将为理解宏观极化与催化氧化过程之间的相互关系提供参考，也有助于多能量收集压电材料的发展和应用。
PFM图与仿真结果
此项工作得到了国家自然科学基金（编号51772211））和中国科学院仪器研制项目（编号ZDKYQ0004）的共同资助。
论文链接：/10.1016/j.nanoen..104127
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