通过压电催化、压电光催化和晶体储能压电催化方法，利用MxCs·0.32-xWO?（其中M=Li、Na、K）晶体高效纯化双酚A（BPA）

《Journal of Alloys and Compounds》：Efficient BPA Purification by M xCs 0.32-xWO 3 (M=Li,Na,K) Crystals via Piezocatalysis, Piezo-Photocatalysis and Crystalline Energy Storage Piezocatalysis

光催化降解BPA的K掺杂Cs0.32WO3晶体通过溶热法合成，其d33压电系数达2.11 nm/V，光吸收范围扩展至200-2000 nm，暗态催化效率76.32%，较Cs0.32WO3提升1.15倍，光催化效率达83.29%。

　　

曾春燕|谭国强|郭林鑫|张碧欣|吴雄涛|范思哲|刘文龙|王敏|夏敖|任慧军|佘丽娜|高帆|任向荣|尹俊

中国陕西省科学技术大学材料科学与工程学院无机材料绿色制备与功能化重点实验室，西安，710021

摘要

通过溶剂热法制备了掺碱金属的M_xCs_0.32-xWO₃（M=Li, Na, K）压电晶体。碱金属掺杂导致晶体结构发生畸变，带隙减小，导带电位提高。其中，K_xCs_0.32-xWO₃晶体在紫外-可见-近红外（200-2000 nm）区域表现出优异的光吸收性能，可储存328.60 μmol/g的电子和270.63 μmol/g的空穴，压电系数（d₃₃）为2.11 nm/V。碱金属掺杂带来的导带电位降低与晶体纵横比增加所改善的压电响应之间的协同效应显著提升了K_xCs_0.32-xWO₃在缓慢降解过程中的压电光催化和压电催化降解能力。在黑暗条件下，20 mg/L BPA溶液中K_xCs_0.32-xWO₃的储能压电催化和压电催化降解速率在4分钟内达到76.32%，是Cs_0.32WO₃晶体的1.15倍。在模拟阳光/近红外光照射下9分钟后，其储能压电催化、压电光催化和压电催化降解速率分别为83.29%和81.19%，是Cs_0.32WO₃晶体的1.12倍和1.11倍。本研究为提高压电晶体在黑暗条件及全光谱照射下的储能压电催化和压电光催化活性提供了新的见解。

章节摘录

引言

随着工业的快速发展，日益严重的水污染问题严重制约了各国生态环境的可持续发展。工业和农业废弃物中的新兴污染物（如BPA）导致了严重的水体污染。BPA广泛用于塑料和环氧树脂的制造，全球生产和消费量巨大，人类接触BPA成为不可避免[1],[2]。由于其内分泌干扰作用……

M_xCs_0.32-xWO₃的制备

本研究中使用的所有化学试剂均为分析级，无需进一步纯化。将1.12 mmol的WCl₆、0.39 mmol的CsNO₃和0.17 mmol的MNO₃（M = Li, Na, K）溶解在60 mL的无水乙醇中，并在55°C下加热搅拌。完全溶解后，加入20 mL的柠檬酸溶液（0.36 mol/L），搅拌均匀。最终混合物转移至内衬聚四氟乙烯（PTFE）的100 mL不锈钢高压釜中……

M_xCs_0.32-xWO₃压电晶体的形成机制

将CsNO₃、MNO₃（M=Li, Na, K）和WCl₆加入无水乙醇中加热搅拌。CsNO₃和MNO₃分解生成Cs⁺、M⁺和NO^3-（见图1a，反应式（1）和（2））。WCl₆被氧化生成WO₃（见反应式（3）。随后向含有金属离子的乙醇溶液中加入柠檬酸水溶液。柠檬酸在水中解离生成${\text{6}}_{}$H7O?和H₃O⁺（见反应式（4）。柠檬酸分子中的羧基氧原子上的孤对电子……

结论

通过溶剂热法成功制备了掺碱金属的M_xCs_0.32-xWO₃压电晶体（M=Li, Na, K）。碱金属掺杂导致晶格畸变，带隙减小，导带电位提高。具体而言，K_xCs_0.32-xWO₃晶体在200-2000 nm紫外-可见-近红外区域具有优异的光吸收性能，可储存328.60 μmol/g的电子和270.63 μmol/g的空穴，压电系数d₃₃为2.11 nm/V。这种协同效应……

CRediT作者贡献声明

刘文龙：撰写、审稿与编辑、实验研究、数据分析。范思哲：指导、软件操作。王敏：软件操作、数据管理。郭林鑫：数据可视化、结果验证、数据分析、概念构建。曾春燕：资源获取、数据分析、概念构建。吴雄涛：软件操作、项目管理。张碧欣：数据可视化、项目管理。任慧军：撰写、审稿与编辑、数据可视化、结果验证。夏敖：撰写、审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（项目编号52172215和52372207）、陕西省高校青年创新团队（2022-70）以及陕西科学技术大学研究生创新基金（SUST-A04）的资助。