一种单斜相四氧化二铋压电催化剂的制备方法及应用

成果编号：39209

价格：10

完成单位：南京信息工程大学

单位类别：其他高校

完成时间：2023年

成熟程度：研制阶段

服务产业领域：新材料

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发布人：江苏省生产力促进中心高层次人才与外国专家服务处离线

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本发明公开了一种单斜相四氧化二铋压电催化剂的制备方法及应用，包括以下步骤：(1)在含聚四氟乙烯内村的容器中，将偏铋酸钠完全分散与纯水中，并高速搅拌分散均匀形成悬浊液；(2)将悬浊液加入至433±5K进行水热合成反应10～15h；(3)将得到产物经过超纯水反复进行离心洗涤至中性，接着用无水乙醇反复洗涤若干次后，进行烘干和干燥处理，得到单斜相的四氧化二铋压电催化剂。本发明方法所合成的压电催化剂样品纯度高，稳定性好，在超声驱动下m‑Bi2O4具有较高的压电催化活性，同时具有结构简单、合成方便、稳定安全、高活性、在常温常压条件下反应等优点，在降解抗生素方面显示出较好的应用前景。

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成果介绍

科技计划：

成果形式：新工艺

合作方式：技术转让

参与活动：

专利情况：未申请专利

成果简介

成果概况

创新要点

目前，具有钙钛矿结构、超高压电系数和机电耦合系数的压电陶瓷是微电子器件中使用最多的压电材料。压电效应在压电传感器、机电存储等领域得到了广泛的研究。应变传感器和数据存储装置利用压电极化来调节压电材料的局部载流子传输。纳米发电机利用压电电位来驱动纳米材料外部电路负载中的电子流动。同时，压电催化技术在环境中的研究主要集中在污染物的降解和水裂解制氢方面。压电催化反应的一般机理是当压电材料受到超声波驱动所提供的应力时，在材料内部形成电场促进电荷分离，导致带弯曲。许多半导体材料很薄，在应力作用下更容易弯曲。该压电电位可诱导压电催化剂上的污染物分子通过电子转移进行氧化还原反应。

主要技术指标

本发明专利采用水热法制备了一种新型的超声驱动典型的窄带隙半导体m‑Bi2O4纳米片，具有较高的压电催化降解活性。由于m‑B2O4纳米材料是非中心对称的，当超声驱动压电催化材料时，材料内部会形成电场，导致偶极极化，加速电荷分离。在内部电场的驱动下，空穴迁移到m‑B2O4表面，作为直接氧化剂有效降解污染物。由于m‑B2O4催化剂合适的导带位置，积累的电子可以被溶解氧利用，产生大量的超氧自由基、一些单态氧和一些羟基自由基，这些自由基在污染物的降解中起主导作用。这使得m‑B2O4对污染物具有良好的压电催化降解性能。这项工作的发现突出了进一步开发m‑Bi2O4压电催化剂在超声驱动下修复环境的前景。它的压电催化降解活性远远高于传统的成熟高效压电催化剂BaTiO3和另一种铋基催化剂BiOCl。

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