AM：缺陷与压电场协同，有效增强BaTiO3压电光催化N2还原活性

目前，Haber-Bosch工艺仍然是氨(NH₃)工业生产的主要方法，然而，其苛刻的加工条件(400-500℃，150-250 atm)需要大量能量输入，并且反应过程中会产生大量有害气体。N₂还原反应(NRR)是一种更环保的NH₃生产方法，但由于其热力学稳定性和化学惰性，在温和的条件下难以实现N₂的活化。

利用非中心对称材料的压电特性用于光催化NRR反应(称为压电-光催化)，为NH₃的生产提供了一种很有前途的替代方法。对于压电光催化，机械能和太阳能都可以有效利用，应变产生的压电场可以调节光生电荷的分离，从而抑制它们的复合。然而，由于大多数材料的压电极化较弱和催化活性位点不足，导致N₂活化缓慢，使得压电光催化NRR活性仍然较低。

基于此，福州大学戴文新和中国地质大学(北京)黄洪伟等首次利用缺陷和压电场实现了优异的压电催化N₂还原反应(NRR)活性，并揭示了它们在具有可调氧空位(O_Vs)BaTiO₃(BTO)上的协同催化机理。

结果表明，引入的O_Vs改变了局部偶极态，增强了BaTiO₃的压电极化，从而使光生载流子的分离更加有效；与O_Vs相邻的Ti³⁺位点在未配对的d轨道电子的辅助下通过d-π反向捐赠促进N₂化学吸附和激活。

此外，压电极化场可以调节Ti³⁺的电子结构，通过降低催化剂的d带中心来降低d-2π*的成键态和反键态，从而促进N₂的活化和解离，大大降低了限速步骤的反应能垒。

得益于协同强化机制和优化的表面动力学过程，具有中等OVs的BaTiO₃能够有效压电光催化N₂转化为NH₃。

具体而言，在模拟太阳光和超声辐照，以及没有负载共催化剂的情况下，最优的BTO-OV2催化剂的NH₃生成速率高达106.7 μmol g^-1 h^-1，远远超过以前报道的压电催化剂/压电光催化剂。

总的来说，该项工作通过在压电材料中构建缺陷并系统地揭示其相关机制，不仅有助于了解缺陷对压电光催化的影响，而且为构建高效的压电光催化NRR体系提供了指导。

Unraveling Synergistic Effect of Defects and Piezoelectric Field in Breakthrough Piezo-Photocatalytic N₂ Reduction. Advanced Materials, 2023. DOI: 10.1002/adma.202303845

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AM：缺陷与压电场协同，有效增强BaTiO3压电光催化N2还原活性

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