基于异价Al3+掺杂（Ba0.85Ca0.15）(Zr0.1Ti0.9)O3固溶体缺陷工程的高效压电催化降解有机污染物

《Journal of Materials Chemistry C》：Efficient piezoelectric catalytic degradation of organic pollutants based on defect engineering of heterovalent Al3+ doped (Ba0.85Ca0.15)(Zr0.1Ti0.9)O3 solid solutions

压电催化材料通过异价Al3+掺杂实现缺陷工程调控，显著提升了对Rhodamine B染料的降解效率（84.2%在70分钟内），结合电化学分析和TSDC验证了氧空位调控与压电响应增强电荷转移机制的关联性。

　　

压电催化利用材料的压电效应通过机械能-电能转换来驱动污染物的降解。在这项研究中，通过缺陷工程设计了掺杂了异价铝离子(Al3?)的(Ba?.??Ca?.??)(Zr?.?Ti?.?)O?（BCZT-Al?O?）化合物，并通过传统的固态反应方法合成了这些化合物。无铅材料的固有压电响应得到了改善，从而增强了其压电催化活性。本文系统地探讨了晶体结构、缺陷、电化学性质和催化性能之间的关系。BCZT-0.25 mol% Al?O?通过施主和/或受主掺杂调节材料基质中的氧空位，从而提升了其固有压电响应。使用掺杂了0.25 mol% Al?O?的BCZT样品，在70分钟内对罗丹明B染料的降解率达到84.2%。压电催化活性的提升通过电化学分析和热刺激极化电流（TSDC）进一步得到验证，并对压电极化诱导的电荷转移机制提出了合理的解释。这项研究为通过缺陷工程增强压电催化性能提供了一种有前景的方法，有望扩大无铅铁电材料的应用范围，特别是在污染物处理领域。