铪氧化物纳米颗粒的相工程与协同电晕极化增强超声-光催化环境修复性能

本研究针对有机染料污染治理中传统光催化剂效率低、电荷复合快的问题，通过水热相控策略合成不同晶相（立方相c/单斜相m）的HfO2 纳米颗粒，结合电晕极化处理增强内建电场。研究发现140℃合成的纯m相HfO2 在超声-光协同催化下实现RhB降解率99.38%（140分钟），速率常数（0.02741 min-1 ）较其他催化剂提升21-640倍，为开发无掺杂高效催化剂提供了新思路。

　　

有机染料污染是水环境治理的顽疾，传统吸附法存在二次污染，而光催化技术又受限于电子-空穴对的快速复合。金属氧化物如TiO₂
虽广泛应用，但降解效率普遍较低（如Fe₂
O₃
需180分钟降解87.27%）。更棘手的是，通过贵金属掺杂提升性能会大幅增加成本。在此背景下，中国科学院的研究团队将目光投向具有丰富氧空位的HfO₂
，通过晶相调控这一"材料基因"来突破催化瓶颈。

研究采用水热法（100-140℃）调控HfO₂
晶相，结合电晕极化技术（corona poling）增强内建电场。通过XRD分析相变过程，UV-vis/PL光谱评估光响应特性，并建立超声-光协同催化体系评价RhB降解效率。

Results and discussion部分揭示：100℃产物以c相为主，XRD显示c(111)峰位于30.2°；140℃时m相纯度达100%，出现特征峰28.3°和31.6°。极化处理的m-HfO₂
-140表现出惊人催化活性，其dm/tm值（0.70714% min^-1
）远超TiO₂
-SiO₂
体系（0.24% min^-1
）。机理研究表明，m相晶格畸变促进压电极化，而电晕极化使偶极子定向排列，两者协同将载流子分离效率提升3.8倍。

Conclusions指出：该工作开创了"晶相工程+电场调制"的材料设计范式，m-HfO₂
在4次循环后仍保持94%活性，且无需贵金属修饰。论文发表于《Journal of Alloys and Compounds》，为开发低成本、高性能环境催化剂提供了普适性策略，其揭示的相依赖催化机制对燃料电池、压电传感器等领域也有启示意义。