氧化锌压电催化性能的形貌效应：表面羟基作用的新发现

本综述系统探讨了不同微观结构氧化锌（ZnO）的压电催化性能，重点揭示了表面羟基（–OH）群在抑制电子-空穴对复合、促进电荷迁移中的关键作用。研究发现棒状ZnO因具有最丰富的表面–OH群，在超声振动下80分钟内对罗丹明B（RhB）降解率高达95.2%，为空穴（h+）和羟基自由基（·OH）主导的催化机制提供了新见解，为设计高效压电催化剂（Piezocatalyst）提供了新思路。

　　

Section snippets

Preparation of ZnO

基于现有文献的系统综述和深入预实验验证，我们评估了多种合成路线，最终选择了高效、可控且重现性优异的方法来制备柱状、片状、花状及棒状氧化锌材料。

棒状ZnO采用典型溶剂热法合成：首先将聚乙二醇400（8 mL）加入乙醇锌溶液中进行反应。

Results and discussion

ZnO样品的表面形貌如图1所示。图1a显示ZnO呈现团聚柱状结构，单个柱体平均宽度和长度分别约为160 nm和600 nm。扫描电子显微镜（SEM）图像（图1b）表明合成出的ZnO具有二维片状结构，这些薄片平均厚度约60 nm、尺寸约450 nm，且高度交织。图1c进一步展示了材料的微观特征。

Conclusions

本研究成功合成了具有不同表面–OH群数量的柱状、片状、棒状和花状压电ZnO催化剂，并用于染料废水的压电催化降解。在超声振动下，系统探索了ZnO催化剂的压电催化性能，首次发现了表面–OH群调控压电催化活性的有趣现象。压电催化活性与材料表面–OH群数量呈正相关，棒状ZnO因具有最丰富的表面–OH群而表现出最优性能。该研究为理性设计高性能压电催化剂提供了重要理论依据。

CRediT authorship contribution statement

Na Cao: 综述撰写-审阅与编辑、初稿撰写、可视化、软件、方法论、研究实施、形式分析、数据整理、概念化

Hua Li: 监督指导、方法论

Lu Wang: 验证、监督

Le Zhai: 验证、研究实施、概念化

Jin Wang: 项目管理、研究实施

Xiaolin Luo: 验证、研究实施、资金获取

Dengwei Hu: 监督、资源整合、资金获取

Fei Pei: 验证、项目管理

Declaration of competing interest

作者声明不存在任何可能影响本研究结果的已知竞争性经济利益或个人关系。

Acknowledgments

本研究由国家自然科学基金（编号：52472116）、陕西省教育厅科研计划项目（编号：23JC004）及陕西省科技厅科研计划项目（编号：2023-JC-YB-093）资助。