压电催化结合了压电效应和电化学反应，它可以将清洁而丰富的机械能转化为化学能，是一种可持续发展的、有前景的催化技术。由于操作简单、机械能易于获得等优点，压电催化在能源、环境、医学、化学合成等多个领域引起了广泛的兴趣。然而，压电催化剂往往面临着对应力敏感性弱、载流子浓度低、电荷复合速率快、活性位点缺乏等缺点，这极大地抑制了压电催化剂的催化活性。近年来，研究人员已经对如何设计压电催化体系以提高压电催化性能进行了大量的研究。但迄今为止，各种促进压电催化的有效策略还没有被系统地总结，更为重要的是缺乏不同改性策略对性能提升效应的分析比较。

针对以上问题，我校材料科学与工程学院博士生王春杨在“资源综合利用与环境能源新材料”创新团队黄洪伟教授和张以河教授指导下，综述了近几年来的相关研究，全面地总结了压电催化的机理、条件、发展过程、压电催化体系设计策略与相关增强机制，并对不同改性策略对性能提升效应进行了系统分析比较：

1. 通过促进压电活性电荷产生可以提升压电催化活性，具体包括吸收其它自然能量、调节机械振动频率、调控材料形貌、构建空位、改善材料结构。

2. 通过促进压电活性电荷迁移可以提升压电催化活性，具体包括构建复合物、负载助催化剂、极化处理、调节反应温度接近于居里温度、形成准同型相界。

3. 通过促进表面催化反应可以提升压电催化活性，具体包括调控材料形貌增加比表面积、表面改性、耦合其它反应过程。

4. 基于不同领域的应用对各种压电催化体系设计策略的提升幅度进行分析比较，得出较为高效的压电催化体系设计策略。

本文系统总结了高效压电催化系统设计的研究进展，并对不同压电催化体系设计策略的催化活性提升效应进行了分析比较，有望启发未来对压电催化体系的理性设计，并在诸多应用领域中快速涌现出更多优异的压电催化体系。

图1  压电催化体系设计策略

图2 压电催化机制及压电催化过程示意图

图3 不同改性策略对压电催化产氢性能提升幅度比较

图4 不同改性策略对污染物净化提升幅度比较

上述成果发表于材料科学领域国际著名期刊《Nano Energy》上：Chunyang Wang, Cheng Hu, Fang Chen, Tianyi Ma, Yihe Zhang, Hongwei Huang*. Design strategies and effect comparisons toward efficient piezocatalytic system. Nano Energy 107 (2023) 108093. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.108093. [IF2021=19.069]

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.108093