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【MBA中國網(wǎng)訊】全解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧是能夠解決能源短缺與環(huán)境危機的理想途徑之一，其難點在于高效、穩(wěn)定、廉價的催化劑的開發(fā)。光催化或電催化是常見的全解水方法，但其析氧效率低影響了全解水的效能，而自然界中存在著潮汐能、振動能等各種機械能，利用壓電材料將機械能轉(zhuǎn)化為全解水的動力是壓電催化領(lǐng)域的研究熱點，然而目前已報道的壓電催化全解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧效率都極其低，如何提高效率是一大挑戰(zhàn)。

近日，河北科技大學經(jīng)濟管理學院在全解水方面取得重要進展，相關(guān)研究結(jié)果以我校為第一和通訊單位發(fā)表在化學學科頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》上（德國應用化學，2018年影響因子12.257，論文在線網(wǎng)址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201907695），論文第一作者是我校理學院青年教師蘇然博士，通訊作者為李發(fā)堂教授。

該團隊合成了尺寸均一的10nm鈦酸鋇納米顆粒，證實其機電耦合系數(shù)（d33）比200nm的鈦酸鋇顆粒和鈦酸鋇納米線的要高出近5倍，高的機電耦合系數(shù)可以誘導產(chǎn)生高的壓電電勢，經(jīng)有限元模擬得出10nm鈦酸鋇的壓電勢能高達2.6 V，此值遠超于水分解成氫氣和氧氣的最低勢能（1.23 V）。而200nm鈦酸鋇顆粒和鈦酸鋇納米線的壓電勢能分別為0.5 V和1.2 V。并觀測發(fā)現(xiàn)其具有多相共存（T+R+O）現(xiàn)象，多相共存降低了極化翻轉(zhuǎn)的自由能進而提升了10nm鐵電納米顆粒的壓電性能。在60 kHz超聲振動下，10nm鈦酸鋇納米顆粒分解水的產(chǎn)氫量和產(chǎn)氧量分別高達655 μmolg-1h-1 and 316 μmolg-1h-1，而200nm鈦酸鋇顆粒和鈦酸鋇納米線則幾乎不能夠分解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧。

本研究不僅深化了對納米鐵電材料性能及作用的認識，為構(gòu)建新型鐵電催化劑及電學器件打下了基礎(chǔ)，也為全解水產(chǎn)氫提供了新的催化劑。

《Angewandte Chemie International Edition》是德國化學會的旗艦期刊，創(chuàng)刊于1889年，與美國化學會的《J. Am. Chem. Soc.》并稱為化學期刊雙雄。這是河北科技大學研究成果首次發(fā)表于該期刊。