on style="white-space: normal; box-sizing: border-box; margin-left: 8px; margin-right: 8px; line-height: 1.75em; margin-bottom: 1em;">對壓電材料施加周期性超聲波會產生穩定且連續的自由電荷。超聲波具有穿透力強、對人體無害等優勢，因此將超聲誘導的壓電催化應用于疾病治療成為近年來的研究熱點。由于具有良好的生物相容性，基于 (K, Na)NbO3 (KNN)材料的壓電催化成為研究熱點之一。然而，與鉛基材料相比，先前報道的 KNN 基材料的壓電性能相對較差（即較低的壓電常數，d33），限制了它們的壓電催化活性。由于d33 取決于 εr 和 Pr的乘積。據報道，εr 高度依賴于偏振旋轉，由于偏振旋轉的能壘降低，該偏振旋轉在由兩種或多種不同晶體組成的混合系統中得到提升。調制極化旋轉對于改善壓電性能和由此產生的壓電催化活性非常有前景。本文提出構建室溫多相共存（即具有不同晶體對稱性的混合系統）以促進不同鐵電相之間的極化旋轉，從而改善KNN 材料的壓電性能和最終壓電催化活性，如圖 1 所示。通過不同相結構（即正交（O）相、正交-四方（O-T）共存相和菱面體-正交-四方（ R-O-T）共存階段）的三個基于 KNN 的樣品(KNN, KNN-BNZ, KNNS-BNZ))證明了調制偏振旋轉的有效性。由于偏振旋轉最容易，具有 R-O-T 共存相的極化樣品顯示反應速率常數為 0.091 min-1，是偏振旋轉最困難的極化O相特征樣品的2.12倍。增強的壓電催化活性主要源于更容易的極化旋轉和提高的載流子濃度，伴隨著微量的機械電荷產生。因此，調制偏振旋轉有效地促進了基于 KNN 的材料的壓電催化，有望用于利用自然能量和疾病治療。圖1 KNN、KNN-BNZ 和 KNNS-BNZ 材料的 (a) 溫度相關介電常數和 (b1-b3) 自發極化 (Ps) 矢量示意圖。(c)電子和空穴的產生及其用于壓電催化的示意圖。圖2. KNN、KNN-BNZ 和 KNNS-BNZ 粉末的室溫 XRD 圖譜，2θ = 10–90? (a) 和 2θ = 44–48?(b)- (c) KNN、KNN-BNZ 和 KNNS-BNZ 陶瓷的介電溫譜。圖 3 (a1, a2) KNN、(b1, b2) KNN-BNZ 和 (c1, c2) KNNS-BNZ 粉末樣品的 SS-PFM 測量。具有 (a3) KNN、(b3) KNN-BNZ 和 (c3) KNNS-BNZ 粉末的 PENG 的時間相關輸出電壓。圖 4 (a1) C/C0 和 (a2) Ln(C0/C) 作為時間函數的 P-和 UP- 粉末樣品。(b1) UP-KNN 基粉末和含有金屬氧化物的 UP-KNN 粉末的 C/C0。(b2) UP-KNN、UP-KNN+B+Z 和 UP-KNN+B+Z+S 粉末在 30 分鐘時的降解率， (c) P- 和 UP- 粉末樣品的 k 值。圖 5 (a) P-KNNS-BNZ 粉末四次循環的 C/C0 和 (b) 30 分鐘時的相應降解率 (c) P-KNNS BNZ 粉末的自由基捕獲實驗和 (d) 30 時的相應降解率.(e) DMPO -O2 和 (f) DMPO OH 使用 P-KNNS-BNZ 作為壓電催化劑。圖6. (a) 使用不同壓電材料的壓電催化活性 k 值的比較。除 PZT-BF 粉末和 BT 納米帶為 10 mg/L 外，RhB 的濃度為 5 mg/L。(b1) KNN 和 (b2) KNNS-BNZ 粉末的現象學理論模擬。(c) 說明電子和空穴的產生、轉移和壓電催化應用的示意圖。(d)圖解說明機械電荷產生的示意圖。該成果近期以“Modulating polarization rotation to stimulate the high piezocatalytic activity of (K, Na)NbO3 lead-free piezoelectric materials”為題發表在“Applied Catalysis B: Environmental”期刊. 四川大學為該論文的第一單位，論文第一作者為: 孫茜茜 論文通訊作者: 四川大學吳家剛教授；四川大學呂想特聘副研究員。https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121471
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