研究背景
绚丽多彩的染料构成了我们生活的方方面面，然而染料生产过程中的母液水和漂洗水却很难被完全降解，不仅给生态环境带来巨大的破坏，更加严重危害了人们的身心健康。因此，寻找一种适用范围广、降解效率高、环境无污染的氧化技术变得尤为重要。
随着摩擦纳米发电机的问世，让人们掌握了一种从周围环境中获取微小机械能并转换成电能的技术。在不断的探索中，摩擦能在催化领域大放异彩并迅速聚集了人们的目光，由此，摩擦催化—一种机械能-电能-化学能转换的催化技术开始兴起。相对于传统的光催化、压电催化和热释电催化技术，摩擦催化不仅降低了反应的成本，更大大减少了对外界能量和特定环境的要求。
最近，桂林理工大学材料科学与工程学院功能陶瓷与器件团队的胡长征教授、刘来君教授和方亮教授，联合澳大利亚卧龙岗大学超导与电子材料研究所的程振祥教授提出了一种通过调节氧空位和构建异质结增强有机物摩擦催化降解的新方法。铁电材料具有的内建电场在催化过程中起到了至关重要的作用，g-C3N4和Ba1.4Sr3.6NdNb7Ti3O30-N2之间适当的带隙匹配，增加了半导体与铁电材料之间电子和空穴的传输路径，从而达到摩擦催化增强效果。相关成果以“Enhanced triboelectric degradation of organics by regulating oxygen vacancies and constructing heterojunctions”为题发表在国际著名期刊Applied Surface Science. DOI:
10.1016/j.apsusc.2023.157228
图1：不同粉末样品的微观形貌图。(a) Ba1.4Sr3.6NdNb7Ti3O30 (BSNNT)，(b) Ba1.4Sr3.6NdNb7Ti3O30-N2(BN2)，(c) g-C3N4(CN)和(d) Ba1.4Sr3.6NdNb7Ti3O30-N2/g-C3N4(BN2/CN-2)的SEM图像，(e) BN2/CN-2粉末的TEM图像，(f)BN2/CN-2粉末的HRTEM图像。
图2：不同样品的摩擦催化效果对比图、摩擦催化过程中的活性物质检测图和电化学阻抗图。(a)在摩擦搅拌条件下，BSNNT、CN、BN2、BN2/CN-1、BN2/CN-2和BN2/CN-3样品对RhB的降解情况。(b) 1小时后BN2和BN2/CN-2样品对RhB的降解率比较。BSNNT、BN2、BN2/CN-2和CN粉末的DMPO自旋捕获ESR谱。(c) DMPO-·OH和(d) DMPO-·O2-。(e) 含有BSNNT、CN、BN2/CN-2和TA的悬浮液在315nm激发波长下的·OH捕获荧光光谱。(f) 添加不同的自由基清除剂对RhB的摩擦催化降解的影响。(g) BSNNT、CN、BN2和BN2/CN-2催化剂的EIS光谱。
图3：不同样品的紫外可见光吸收光谱。(a) UV-vis吸收光谱，(b)-(h)禁带宽度。
图4：BSNNT-CN-2 Z型异质结的摩擦催化原理。(a) CN的UPS价带，(b) BN2的Mott–Schottky曲线，(c)异质结的摩擦催化原理。
值得注意的是，桂林理工大学的胡长征教授、刘来君教授和方亮教授，联合澳大利亚卧龙岗大学的程振祥教授在今年也提出了一种通过调节铁电极化和光照之间的协同作用增强有机物摩擦催化降解的新方法。相关成果以“Enhanced triboelectric degradation of organics by tuning the synergy between ferroelectric polarization and illumination”为题发表在国际著名期刊Materials Today Chemistry.文章链接：https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2023.101427
作者简介
胡长征，桂林理工大学教授。主要从事钙钛矿与钨青铜结构新化合物的合成、陶瓷电介质与摩擦催化的研究，至今以第一作者或通讯作者发表SCI收录学术论文40余篇，包括J. Power Sources、Appl. Surf. Sci、J Eur Ceram. Soc、Mater. Today Chem、J. Alloy. Compd、Ceram.Int等期刊。目前主持国家自然科学基金1项、广西自然科学基金1项。
