製備了一種具有內建晶格應變梯度結構的壓電催化劑hap@fap該催化劑對土壤中PHE的降解表現出較高的催化活性。 **Jianmei Lu 和 Najun Li，蘇州大學，中國。
從土壤環境中去除多環芳烴（PAHs）對長期受損生態系統的恢復具有重要意義。 然而，大多數傳統方法傳質過程較差，催化活性低，導致去除效率有限。
一組科學家構建了一種具有柔性電和壓電耦合的梯度F摻雜羥基磷灰石核殼結構（hap@fap），可以降解土壤中的PAHs，為土壤修復提供了一種創新的方法。 他們的研究結果發表在《工業化學與材料》雜誌上。
傳統土壤修復方法傳質過程不佳仍是阻礙其進一步應用的重要因素。 近年來，壓電催化作為一種新型的能量轉換技術得到了發展。 機械振動（超聲波或攪拌等）可誘導壓電催化劑晶格畸變，加速土壤體系傳質，增強土壤中多環芳烴的壓縮催化降解，在土壤修復中顯示出巨大的潛力。
羥基磷灰石（CA10（PO 4） 6 （Ohio） 2， HAP）作為一種天然礦物壓電催化劑，在壓電催化土壤修復領域表現出獨特的環保優勢。 然而，最大的挑戰是壓電係數弱（1-16 pm v-1），導致催化活性低。
如何構建一種具有高壓催化活性的基於HAP的礦物壓電催化劑用於土壤修復，是我們團隊努力的方向，“蘇州大學教授陸建梅解釋道。
研究人員通過簡單的離子交換方法成功製備了梯度F摻雜hap@fap核殼結構，並通過內建的應變梯度誘導壓電和柔性電的耦合效應，增強了壓電催化活性。
菲（PHE）在土壤中的氧化降解（200 mg kg-1）評價了催化劑的壓電催化活性。 hap@fap表現出優化的壓電催化活性，在超聲振動下可降解79%的PHE120 min。 這明顯優於具有固溶體結構的原始 HAP 和 F-HAP。 此外，還研究了催化劑用量、水土比和超聲功率對降解效能的影響。
研究團隊還提出了一種壓電極化導致PHE降解的可能機制。 在梯度F摻雜核殼方向上產生的晶格應變梯度誘導了柔性電，增強了壓電催化活性。
在連續的超聲波振動下，hap@fap中的極化電場將電荷載流子帶到表面，生成活性氧，最終將PHE氧化降解為CO2和H2O，達到土壤汙染物無害化處理的目的。
展望未來，研究團隊希望他們的工作能夠為壓電催化劑的改性提供見解，以修復工業用地中的有機汙染土壤。 “我們計畫下一步擴大規模，以實現工業應用的最終目標。 我們開發的催化劑可用於各種受永續性有機汙染物汙染的工業場所，如多氯聯苯和萘。
更多資訊：Jun Han 等人，羥基磷灰石中的柔性電用於增強土壤中菲的壓電催化降解，Industrial Chemistry & Materials （2023）。 doi： 10.1039/d3im00093a