科学家探索缺陷和纳米结构制造策略以促进压电催化活性

过氧化氢(H2O2)作为重要的化工原料，广泛应用于工业和生活的各个方面。工业蒽醌法生产H2O2存在污染高、能耗大等严重缺陷。通过利用无处不在的机械能，压电催化H2O2演化已被证明是一种有前景的策略，但其进展受到能量转换效率不理想的阻碍。

Bi4O5Br2因其独特的三明治结构、优异的化学稳定性、良好的可见光捕获能力和合适的能带结构而被认为是一种极具吸引力的光催化材料。由于其非中心对称的晶体结构，压电性能最近开始进入研究人员的视野。

然而，其作为高效压电催化剂的潜力还远未得到开发，尤其是缺陷对压电催化和Bi4O5Br2压电催化H2O2生产的影响仍然很少。因此，机械能驱动的压电催化为纯水合成H2O2提供了一种极具前景的方法，具有巨大的吸引力。

近日，中国地质大学黄宏伟教授课题组报道了在具有适当氧空位的超薄Bi4O5Br2纳米片上取得了优异的压电催化H2O2析出性能，并揭示了薄结构和氧空位共同增强了压电催化活性。

研究结果发表在《催化学报》上。

通过调节水与乙二醇的比例，通过一步溶剂热法合成了具有可控氧空位浓度的超薄Bi4O5Br2纳米片。实验和理论计算表明，具有适当氧空位的Bi4O5Br2在压电催化H2O2生产中表现出显着的性能。

一方面，氧空位和薄结构大大提高了Bi4O5Br2的压电性能和压电势，从而改善了压电感应电荷的分离和转移。另一方面，氧空位促进了Bi4O5Br2表面氧的吸附和活化，导致反应路径的吉布斯自由能不断降低。

因此，具有适当氧空位的Bi4O5Br2的压电催化H2O2生产性能高于其他常用压电催化剂。