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针对 H?O?生产能耗高、传统光催化降解污染物效率低等问题，研究人员构建 NH?-UiO-66 (Hf)/CdIn?S?（NC-x）压电异质结。发现 NC-70 产 H?O?速率达 0.92 mmol?g?1?h?1，且可同步降解 DCF，为双功能催化提供新平台。
在能源短缺与环境污染的双重挑战下，高效合成过氧化氢（H?O?）与降解新兴有机污染物成为科研焦点。传统 H?O?生产如蒽醌法能耗高、污染大，直接合成法又面临成本与安全性问题；而双氯芬酸钠（DCF）等药物因难降解特性在水体中持续残留，威胁生态健康。开发兼具高效产 H?O?与污染物降解能力的催化体系迫在眉睫。
为此，国内研究团队开展了一项创新研究，构建了由 NH?-UiO-66 (Hf) 金属有机框架（MOF）与 CdIn?S?半导体组成的压电异质结催化剂（NC-x），相关成果发表在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》。该研究通过界面 In?O?Hf 键耦合压电效应与光催化过程，实现了能量与电荷的高效利用。
研究采用两步溶剂热法制备 NC-x 异质结，结合 X 射线衍射（PXRD）、压电响应力显微镜（PFM）、密度泛函理论（DFT）计算等技术，系统分析材料结构与催化性能。通过调控 NH?-UiO-66 (Hf) 比例，优化出 NC-70 样品，其在可见光与超声协同作用下展现出优异性能。
材料结构与性能表征
PXRD 分析证实 CdIn?S?与 NH?-UiO-66 (Hf) 的晶型特征，NC-x 异质结的衍射峰未出现明显偏移，表明两者通过 In?O?Hf 键形成稳定结构。压电测试显示，NH?-UiO-66 (Hf) 的 Hf?O 键极性增强了压电响应，为电荷分离提供驱动力。
催化性能评估
NC-70 的 H?O?生成速率达 0.92 mmol?g?1?h?1，分别是纯 NH?-UiO-66 (Hf) 和 CdIn?S?的 10.51 倍与 2.09 倍。在同步降解 DCF 实验中，DCF 作为空穴捕获剂促进电荷分离，降解效率显著提升。实验与 DFT 计算表明，异质结界面加速了氧气吸附与电荷转移，促进氧还原反应（ORR）进程。
作用机制解析
独立梯度模型 Hirshfeld 分区分析（IGMH）显示，NC-70 与 DCF 间的范德华相互作用增强了吸附效率，协同压电光催化效应实现污染物高效降解。NH?-UiO-66 (Hf) 的压电极化产生电势，驱动 CdIn?S?光生载流子分离，界面 In?O?Hf 键作为快速传输通道，减少电荷复合损失。
研究结论与意义
该研究首次将 MOF 基压电材料与半导体结合，构建了双功能催化平台，揭示了 In?O?Hf 键与压电光催化的协同机制。NC-x 异质结不仅突破传统光催化效率瓶颈，还避免了传统产 H?O?需酒精牺牲剂的弊端，利用污染物自身作为反应介质，为同步解决能源与环境问题提供了新策略。其成果为设计高效 MOF 基压电催化剂开辟了新方向，在环境治理与绿色合成领域具有重要应用前景。
