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寻找具有成本效益和高效的光催化材料是目前环境材料科学的最大挑战之一。近日,王彪教授团队提出了一个高通量筛选压电光催化材料的方法,并以题为“First-principles high-throughput screening of bulk piezo-photocatalytic materials for sunlight-driven hydrogen production”发表于材料化学知名杂志Journal of Materials Chemistry A (IF: 14.511)。团队副研究员刘钊为论文第一作者,澳门太阳集团2007登录86为第一完成单位。论文合作者包括澳大利亚新南威尔士大学(UNSW Sydney)的Prof. Chu和西班牙加泰罗尼亚理工大学的Dr. Cazorla。

当前,在全世界每年消耗的氢气中,约有四分之三(目前约为7000万吨)是由甲烷转化产生的,这产生了大约8.3亿吨的二氧化碳排放。在此背景下,通过太阳能分解水的光催化制氢成为目前最有前景的解决方案之一。然而,尽管在绿色制氢方面已经有许多光催化剂,系统地、合理地改变它们的光电特性,以达到理想的光催化效果仍是一个挑战。

由于压电材料能通过对机械刺激的响应来改变其能带带隙和能带排列(band alignment),并且压电效应产生的内电场能够很好地阻碍光生空穴-电子对的复合湮灭,因此为精确的光催化剂设计提供了可能的途径。然而,压电光催化剂相对较少,并且迄今为止相关研究并不充分。基于以上,王彪教授团队提出了一个高通量筛选压电光催化材料的方法。该方法在压电材料数据库中对1000多种材料进行DFT计算,依靠一个简洁可靠的静电模型,成功筛选出多个性能优异的压电光催化材料。

王彪教授主导筹建的交叉科学研究中心,融合团队成员多方面的学科背景和学科知识,在力学、材料和计算机科学等交叉领域进行深入的探索。其中团队成员刘钊自2022年5月加入以来,一直专注于功能材料性能的应力调控微观机理研究。本论文受国家自然基金(12002402, 11832019)和自然基金原创探索计划(12150001)项目支持。

原文链接:https://doi.org/10.1039/D2TA05941J

(一稿:刘钊;一审:李润霞;二审:杨壮鹏;三审:君光)

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