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西安交大物理学院TFML-MMSH研究小组在智能材料物理研究领域取得新进展
1 周前
近日，西安交通大学物理学院张乐研究员、杨森教授及前沿科学技术研究院王栋教授领衔的TFML-MMSH跨学科研究小组，在新型压电催化材料领域取得突破性进展。相关成果已被国际材料科学权威期刊《Advanced Functional Materials》接收并在线发表。随着工业生产规模扩大，有毒染料使用量逐年增加，引发的水污染问题备受关注。这类污染物难以自然降解，会渗透至土壤和地下水，破坏生态系统。传统处理技术对有毒染料的降解效率低，导致大量污染物长期潜伏，威胁动植物生存和人类健康。此前，研究人员曾尝试用半导体铁电体材料解决这一难题，但这类材料存在光能利用效率不足和电荷载流子分离速度缓慢的问题，导致处理周期长，降解效率难以突破90%。近日，该研究小组报道了一种新型无铅环保La掺杂(Bi,Na)TiO₃(BNL3T)铁电纳米粒子，通过光致发光光谱测试，其可在极短时间内（<30分钟）对常用染料罗丹明B实现接近100%的降解率，性能优于目前所有同类材料。该反应的一级速率常数较传统压电或光催化剂高出一个数量级，为有机污染物的快速降解提供了新方向。密度泛函理论计算表明，该材料优异的催化性能源于两个关键因素：一是通过在La位点的直接电子激发增强了电子参与度；二是由于La掺杂过程中极化幅度的增加，其高的内在电场提高了电子-空穴分离效率。本研究通过稀土元素掺杂调控无铅铁电纳米材料极化与能带结构，为设计高性能环境催化剂提供了新思路。
