近日，我校物理科学与技术学院张红芳副教授研究团队发现了提高压电催化对染料废水降解的新方法。团队的研究成果以“弥散相变的调控提高压电催化对染料废水的降解（Diffused phase transition boosted dye degradation with Ba (Zr_xTi_1−x)O₃solid solutions through piezoelectric effect）”为题，于9月7日在线发表在能源领域《Nano Energy》杂志上。我校物理科学与技术学院硕士研究生朱孟德为第一作者，张红芳副教授为第一通讯作者，我校为第一通讯单位。

研究团队采用常规的固相反应合成BaTiO₃基固溶体Ba(Zr_xTi_1-x)O₃，通过Zr⁴⁺浓度调控固溶体的介电弥散系数，实现非光照条件下微米级的Ba(Zr_0.05Ti_0.95)O₃颗粒对RhB染料废水的降解率达到95%（5 mg/L，90min）。该论文提出通过利用Zr对传统BaTiO₃中Ti进行取代，在Ba(Zr_xTi_1-x)O₃固溶体中产生极性纳米微区（Polar nanodomains）进而诱发弥散相变，使该材料在较低电场作用下产生较高的应变，并产生局域极化场（Local polarization）和局部不均匀性。这些特征可以使得经电场极化后的微米级Ba(Zr_0.05Ti_0.95)O₃颗粒在外部超声振动激励下，在颗粒表面产生较多的诱导电荷。与此同时，极性纳米微区在外加宏观电场的诱导下将在铁电颗粒内部构建较强的内建电场，使颗粒内部产生的空穴和自由电子迅速得以分离，减少载流子在界面处的复合几率，提高压电催化效应。该方法简单、可行，降解染料废水的压电催化效率高，具有较强的实用性。