刘劲松/朱孔军Nano Energy：半导体BaTiO3@C核-壳结构提高压电光催化性能

BaTiO₃（BT）是一种最经典的压电和铁电材料，可以在机械应变或应力作用下通过晶体变形产生内压电势，特别是对于非中心对称四方相。BT与另一种半导体结合作为混合光催化剂是一种可用于环境修复的替代方法。然而，纯BT由于其宽带能隙（E_g>3.2 eV）而具有非常差的光催化性能，因此需要制备一种半导体BT，以在不结合其他半导体的情况下实现高压电光催化性能。

基于此，南京航空航天大学刘劲松教授和朱孔军教授（共同通讯作者）等人报道了通过葡萄糖辅助的一步水热法成功制备了半导体BaTiO₃@C（BT@C）核-壳结构。

通过表征发现，BT表面暴露的Ti⁴⁺在水热合成过程中被葡萄糖还原为Ti³⁺，从而形成了大量的氧空位。同时过量的葡萄糖被碳化，碳积累在BT表面形成BT@C核-壳结构，随着葡萄糖浓度的增加，碳壳的厚度逐渐增加。

此外，作者还研究了葡萄糖浓度对BT@C纳米颗粒的相组成和形貌的影响。由于结合了半导体特性和压电效应，所制备的BT@C复合材料对罗丹明B表现出比原始BT更高的压电光降解能力。

通过实验测试发现，对比原始BT，所制备的BT@C复合材料对RhB表现出更高的压电光降解能力，尤其是具有1.4 nm C壳的BT@C-0.01 M具有最高的压电光催化活性，在模拟的阳光和超声波同时照射下可在100 min内完全降解。适当厚度的C壳可以有效地将污染物分子吸附到反应界面，增加反应活性位点。较厚的C壳层可能会阻碍BT核对入射光的吸收，从而降低光致e^–-h⁺对的产生率并增强由相对较长的电子迁移路径引起的界面阻抗。

本研究中通过葡萄糖的简单水热碳化制备半导体BT@C核-壳结构复合材料的方法可以扩展到合成其他压电@C复合物，并提供强有力的证据表明压电/铁电材料单体可以作为一种有前途的光催化剂应用于压电光催化和环境净化领域，无需进一步与其他半导体复合。

Semiconducting BaTiO₃@C core-shell structure for improving piezo-photocatalytic performance. Nano Energy, 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106831.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106831.

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刘劲松/朱孔军Nano Energy：半导体BaTiO3@C核-壳结构提高压电光催化性能

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