压电-光催化耦合场驱动高效C2H4合成：质子耦合电子转移路径优化

本文推荐一篇创新性研究，通过设计压电响应p-n异质结材料BaTiO3-TiO2-CuO-Cu2O（BTTO-C），结合光场与压电场耦合及界面工程，优化质子耦合电子转移（PCET）路径，实现C2H4产率78.30 μmol g?1 h?1，为多物理场协同催化CO2还原提供新策略。

　　

亮点

压电响应p-n异质结材料BTTO-C通过光-压电耦合场及界面工程优化质子耦合电子转移（PCET）路径，其阶梯能带与压电场协同驱动载流子分离，CuO-Cu₂O的氧化还原对（Cu⁺/Cu²⁺）动态质子中继功能协调H⁺传递路径，压致晶格畸变进一步降低C-C耦合能垒，使C₂H₄产率显著提升至78.30 μmol g^?1 h^?1。

CPET主导机制与C-C耦合能垒降低

DFT计算的电子密度差（Δq）显示，BTTO-C在CO₂RR生成*CO阶段呈现更强的电子激活与质子同步转移特性，表明协同质子-电子转移（CPET）路径占主导。压电场诱导的晶格应变促进H₂O解离，持续释放H⁺，而Cu⁺/Cu²⁺氧化还原对动态调节质子迁移速率，确保多电子还原中质子与电子的时空匹配。

结论

BTTO-C通过能带梯度、压电动态调控与界面质子协同机制，实现了光-压电耦合场对PCET路径的精准调控，为突破CO₂RR多电子反应瓶颈及C₂燃料高效合成提供了创新性多物理场协同策略。