Fundamentals, advances and perspectives of piezocatalysis: A marriage of solid-state physics and catalytic chemistry

压电 纳米技术 材料科学 机制(生物学) 铁电性 工程物理 固态 物理 光电子学 复合材料 量子力学 电介质
作者
Nan Meng,Wei Liu,Ruyu Jiang,Yu Zhang,Steve Dunn,Jiyue Wu,Haixue Yan
出处
期刊:Progress in Materials Science [Elsevier]
卷期号:138: 101161-101161 被引量:58
标识
DOI:10.1016/j.pmatsci.2023.101161
摘要

Piezocatalysis, an evolving catalytic technology built on the piezoelectric properties of catalysts, breaks down the barrier between mechanical energy and chemical energy. The potential difference that arises from the mechanical deformation of a piezoelectric material is commonly termed 'piezopotential'. Piezopotential has been demonstrated to facilitate the manipulation of band structure and/or charge carrier separation. Despite significant efforts to design materials and understand the mechanism of piezoelectrically enhanced chemistry through semiconductor physics, there remains an opportunity to review the relationships between catalytic performance and piezo/ferroelectric properties. Herein, we provide a comprehensive summary of the catalytic mechanisms and correlated piezo/ferroelectric physical mechanism in the field of piezocatalysis. A fundamental understanding of piezo/ferroelectric structural design based on solid-state physics can be used to shed light on the future development of piezocatalysis. In addition, the types of piezoelectric materials, the design strategies for catalysis efficiency enhancement, and the up-to-date applications in environment remediation, renewable energy conversion, biomedicine and biotechnology are discussed. Finally, future perspectives for designing and developing highly active piezocatalysts using the guidelines of physicochemical relationships are proposed.
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