光催化剂被认为是通过光电化学过程产生氢气 (H₂) 和消毒受污染废水的有希望的候选者。然而，电子-空穴对快速复合的特征导致可见光吸收的量子产率低。已经开发了各种方法来提高光催化剂的量子效率，例如负载贵金属、掺杂、和使用异质结复合材料。考虑到界面应变工程在通过机械能引发的应变诱导压电电催化反应中起着至关重要的作用，开发耦合光催化和压电催化活性可以驱动有效的电化学反应，这是提高催化性能的重要策略。

有鉴于此，国立清华大学Jyh Ming Wu等人，设计制备了一种BTO@MoSe₂ 的 p-n 结铁电异质结构催化剂，发现了压电催化系统的机制。

本文要点

1）发现了一种由BaTiO₃ (BTO)@MoSe₂纳米片铁电异质结构组成的压电催化系统，该系统表现出压电电位（压电电位）与通过应变诱导的压电电位的电催化效应耦合，为催化剂表面提供内部偏压；催化性质被极大地改变，从而形成活性状态。

2）BTO@MoSe₂用于压电催化制氢的产氢率为 4533 μmol h^-1 g^-1，是“TiO₂@MoSe₂”用于压电催化制氢(称为压电催化制氢)的氢气产率(~ 2195.6 μmol h^-1 g^-1)的206%。BTO@MoSe₂在8 h内长期产氢速率为21.2 mmol g^-1，是压电催化条件下的最高记录值。

3）理论和实验结果表明，铁电BTO作为应变诱导电场发生器，而少层MoSe₂在其活性位点上促进压电催化氧化还原反应。这是环境修复和清洁能源开发的一种很有前景的方法。

参考文献：

Syuan-Lin Guo et al. Strain-Induced Ferroelectric Heterostructure Catalysts of Hydrogen Production through Piezophototronic and Piezoelectrocatalytic System. ACS Nano, 2021.

DOI: 10.1021/acsnano.1c04774

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04774