聚多巴胺修饰BiOX通过界面p轨道耦合增强超氧化物转化实现高效压电催化H2O2生产

《Advanced Energy Materials》：Polydopamine-Modified BiOX with Interfacial p-Orbital Coupling Enhances Superoxide Conversion for Efficient Piezocatalytic H2O2 Production

研究人员开发了聚多巴胺修饰卤氧化铋(BiOX)催化剂，通过界面p轨道耦合增强O2吸附并降低·O2?转化能垒，实现3083 μmol g?1 h?1的高效压电催化H2O2生产，为机械能转化提供新策略。

　　

通过压电催化技术将机械能转化为化学能生产过氧化氢(H₂O₂)是一种可持续策略，但传统方法受限于表面氧化还原动力学迟缓和自由基中间体(如超氧自由基·O₂^?与羟基自由基·OH)转化效率低的问题。本研究设计了一种聚多巴胺(Polydopamine)修饰的卤氧化铋(BiOX)催化剂，通过碳与铋位点间的界面p轨道耦合作用，显著增强氧气(O₂)吸附能力，并将·O₂^?转化为过羟基自由基(·OOH)的能垒降低，同时加速水氧化过程以提供质子。这种对自由基反应路径的协同调控实现了高效且高选择性的H₂O₂合成，速率达3083 μmol g^?1 h^?1，并在pH 3–9范围内保持稳定活性。所产生的H₂O₂在污染物降解和抗菌应用中展现出实用价值。该研究为通过界面轨道耦合设计压电催化剂、调控反应中间体动力学提供了新思路。