近日，南昌航空大学航空功能材料课题组在机械振动催化研究方面取得重要进展，相关研究成果以《铌酸钾钠基环境友好型压电材料的振动催化作用：一种高效的相界催化剂》（Vibration catalysis of eco-friendly Na0.5K0.5NbO3-based piezoelectric: An efficient phase boundary catalyst）为题并以第一单位在线发表于《应用催化B：环境（IF=16.683）》（Applied Catalysis B: Environmental（IF=16.683）。
压电现象是自然界中普遍存在的物理现象，通过收集外部环境中分散的微小机械振动能（流水、震动、噪声等）即可在压电材料中诱导产生表面电荷，进而引发一系列催化反应（如：有机物污染物降解、抗菌杀毒、解水制氢等），在环境治理、空气净化及能源转换领域中有着重要的应用前景。目前，寻找和设计具有高效转换机械能-化学能的压电材料成为关注焦点。
针对难以获得高效机械振动催化材料的难点，材料科学与工程学院航空功能材料课题组巧妙地将“准同型相界”这一思路引入到压电催化材料的设计中，对传统的无铅压电材料铌酸钾钠（Na0.5K0.5NbO3）通过锂（Li）元素的改性，在室温附近构建四方和正交相共存的相界。研究表明，处在相界的压电催化剂，催化活性是未改性铌酸钾钠压电材料的3.2倍。超声振动作用下，有机污染物（罗丹明B）在100分钟内的降解效率达到91%。通过压电力显微镜（PFM）测试表明，相界处材料的压电响应得到明显地增强，进而可以在短时间内大幅提高材料的压电催化活性。另外，通过COMSOL和朗道-金兹堡-德文希尔（Landau-Ginsburg-Devonshire）理论模拟，证实了相界处压电材料极化势垒能量最低，对外界的响应也最为敏感，这也是获得高压电催化活性的重要原因。这项成果不仅为高效压电催化剂的设计提供了新思路，也进一步阐明了压电催化降解有机污染物的内在机理。
该论文通讯作者为学校材料科学与工程学院刘智勇博士和西北工业大学樊慧庆教授，第一作者为学校材料科学与工程学院硕士研究生张安，合作作者包括课题组成员卢金山教授、谢兵副教授、郭坤博士以及南昌大学柯善明教授和舒龙龙教授。该研究工作得到了国家自然科学基金、江西省教育厅基金等资助。
（中国日报江西记者站 王健）
来源：中国日报网
