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科學研究

王春楊:熱釋電催化【NE,2021】
2021-05-27 閱讀:1486

環境污染與能源短缺是當前人類面臨的兩大難題。光催化、熱催化、壓電催化等技術能夠實現污染物凈化和清潔能源產出,有望緩解上述問題。但是,光催化受自然環境和地域限制較大,且存在光生電荷復合嚴重、光利用率低等問題;熱催化通常需要高溫和貴金屬,反應條件苛刻,能耗大,成本高;壓電催化需要外力的作用,能量來源較少。熱釋電材料主要是具有鈣鈦礦晶體結構的氧酸鹽,被用于無線傳感器、醫學診斷等領域,最近也開始應用于環境和能源催化領域。熱釋電催化優勢突出,可將自然界中廣泛存在的溫度變化的熱能轉化為電能。目前,熱釋電催化的研究工作已經取得較大的進展,但該領域的發展還沒有被系統集中的總結過。

針對以上問題,我校材料科學與工程學院碩士生王春楊在資源綜合利用與環境能源新材料創新團隊黃洪偉教授、田娜副教授和張以河教授的指導下,對熱釋電催化的進展進行了全面系統的總結。具有以下亮點:

1. 系統介紹了熱釋電效應與一些典型的熱釋電材料。

2. 介紹了熱釋電催化的基本原理和反應機制。

3. 重點討論了熱釋電催化的各種應用,如抗菌與動力學治療、污染物降解、分解水制氫氣等。

4. 提出了用于提高熱釋電催化催化效率的策略,包括增強晶體極化、微結構調控、表面和界面調控等。

該綜述有望為發展新型高效催化材料和利用自然界中廣泛存在的溫度波動能提供重要參考和借鑒。

圖1:熱釋電催化過程示意圖

2:熱釋電催化循環示意圖;藍球表示束縛極化電荷,綠球表示屏蔽電荷或補償電荷。

上述成果發表于材料科學國際著名期刊《Nano Energy》上:Chunyang Wang, Na Tian,* Tianyi Ma, Yihe Zhang, Hongwei Huang*. Pyroelectric catalysis. Nano Energy 78 (2020) 105371. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105371 [IF=16.602]


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