近日，威尼斯886699研究生吕贺在环境领域国际顶级期刊《应用催化B》（Applied Catalysis B-Environmental，中科院一区，IF：24.3184）发表了题为“BaTiO3//ZnO Janus纳米纤维异质结构在处理水中多种污染物中的优异压光催化性能”（Insight into the Superior Piezophotocatalytic Performance of BaTiO3//ZnO Janus Nanofibrous Heterostructures in the Treatment of Multi-Pollutants from Water）的研究成果。吕贺同学与电流体动力学团队青年教师刘亚男为并列第一作者，通讯作者为余灯广教授和中科院硅酸盐研究所汪正研究员。
随着近年来工业化的发展，水污染已成为我们面临的最重要问题之一，特别是有机物和重金属的广泛使用对人类健康和生物造成了严重的危害。在各种水处理技术中，高级氧化技术是一种廉价且环保的技术，已被广泛用于处理污水，但它仍然存在量子效率低、催化剂设计困难以及在没有太阳照射的情况下缺乏反应性的问题。此时，压电光催化剂的出现就为光催化剂带来了“光明”：在机械力作用下，压电催化剂表面的电子和空穴被分离，氧化还原反应被激发产生活性自由基，最终降解水中的污染物。因此，压电光催化剂被认为是一种收集和使用大量环境能源的新方法。
该研究应用静电纺丝技术，制备出高度柔性的、竹节状结构的钛酸钡//氧化锌并列纳米纤维膜。在搅拌和超声的共同作用下，钛酸钡//氧化锌纳米纤维膜可以同时处理水中的复合污染物，如图1所示，由于材料中的钛酸钡和氧化锌的吸附作用和竹节状结构的纳米纤维膜可以暴露更多的功能粒子，进而材料可以吸附水中的镍离子（Ni2+）和铜离子（Cu2+），材料对它们的吸附量分别可以达到462.2和477.4 mg g‒1。另外，钛酸钡//氧化锌并列纳米纤维中的钛酸钡和氧化锌可以形成n-n异质结，使得电子和空穴更容易分离，产生更多的活性自由基来降解水中的有机污染物如盐酸四环素、刚果红、亚甲基蓝和双酚A。最后，该研究考察了复杂污染物体系中，有机污染物的降解情况，结果发现钛酸钡//氧化锌并列纳米纤维膜对有机污染物的降解效率可达到90%以上，说明钛酸钡//氧化锌并列纳米纤维膜具有良好的压电光催化性能和普适性，在未来的工业生产和日常生活中具有良好的应用前景。
这项研究为吸附镍离子、铜离子和压光催化降解多种污染物提供了一种独特的耐用柔性膜，为并列异质结构纳米纤维的压光催化机制提供了新的见解。此外，该研究为应用搅拌诱导的压电光催化降解多种污染物提供了一种实用且环保的策略，为目前流行的柔性压电光催化剂研究开发及其实际应用奠定了一定的理论支撑。
图1. 钛酸钡//氧化锌并列纳米纤维异质结构在处理水中多种污染物中表现出优异的压光催化性能
【相关】
文章链接：https://authors.elsevier.com/sd/article/S0926-3373(23)00266-7