英文原题：Dual Piezoelectric Catalytic System for Efficient CO₂ Reduction

作者：Yu Luo, Jie Wang, Hui Li, Ying Sun, Qin Zhao* and Tianyi Ma*

01 论文信息

论文信息

Luo Y, Wang J, Li H, Sun Y, Zhao Q, Ma T. Dual Piezoelectric Catalytic System for Efficient CO₂ Reduction[J].Green Carbon,2025.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2025.01.005

论文下载

Dual Piezoelectric Catalytic System for Efficient CO₂ Reduction

中文解读原链接

Green Carbon文章 | 辽宁大学赵钦副教授：双压电系统高效还原二氧化碳

02 背景简介 

随着全球气候变化加剧，CO₂减排与转化利用成为国际社会关注的热点。传统CO₂还原方法，如热催化、电催化、光催化等，虽能实现一定程度的转化，但往往面临高能耗和环境污染问题。近年来，压电催化技术因其独特优势受到瞩目。该技术利用机械能驱动化学反应，既降低能耗，又实现绿色可持续的CO₂转化。然而，压电催化在CO₂还原领域的效率和稳定性仍待提升。

在此背景下，辽宁大学赵钦副教授团队在Green Carbon发表题为Dual Piezoelectric Catalytic System for Efficient CO₂ Reduction研究论文。他们设计一种由K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)和聚偏氟乙烯-六氟丙烯 (PVDF-HFP) 组成的双压电系统，显著提升CO₂催化还原效率。该研究揭示双压电材料协同效应的关键作用，为高性能压电催化剂的开发提供了新思路。

03 文章简介

双压电系统的创新设计

研究团队通过简单涂层方法，将KNN与PVDF-HFP结合，制备出新型双压电复合薄膜。该薄膜机械性能优异，稳定性强，可适配多种表面与形状，展现出广泛的应用潜力。

图1. 双压电复合薄膜制备及表征

催化性能大幅提升

在超声波振动下，该复合薄膜展现出卓越的CO₂还原能力，CO产率显著高于单一KNN材料，远超现有无铅压电催化剂，凸显了双压电系统的巨大潜力。

图2. 不同条件下复合薄膜CO产率

催化机理深入揭示

研究通过能带结构分析和电化学测试，阐明双压电系统提升效率的机理：KNN作为活性位点产生极化电荷，PVDF-HFP增强压电效应，乙炔黑提升导电性，三者协同促进载流子分离与转移。

图3. 双压电系统催化机理示意图

普适性与可持续性

该双压电策略可扩展至其他压电材料，如BiFeO₃、Bi₂WO₆等，均实现性能提升。薄膜形式避免了粉末催化剂的回收难题，减少二次污染，具备优异的可持续性。

图4. 不同压电材料CO产率对比

总结及展望

本研究通过构建双压电协同体系，突破了传统压电催化剂的效率瓶颈，为CO₂转化提供了绿色新路径。柔性薄膜设计克服了粉末催化剂易流失、难回收的缺陷，可直接涂覆于机械能收集装置表面，具有规模化应用潜力。未来，随着压电材料与薄膜技术的进步，该系统有望在工业规模上推动CO₂绿色转化，为应对气候变化和能源危机提供助力。

04 作者简介

赵钦 副教授

赵钦，博士，副教授，硕士研究生导师，国家公派访问学者，Green Carbon青年编委。2019年9月入职辽宁大学化学院，清洁能源化学研究院。目前主要从事先进功能材料在能源储存与转化方面的研究，包括二氧化碳固定、新型离子电池、水系电池等，在Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Appl. Catal., B等国际知名期刊上发表40余篇SCI论文。主持国家自然科学基金和省市校级基金共8项；入选辽宁省“百千万人才工程”万层次，沈阳市拔尖人才，获得沈阳市自然科学学术成果奖一等奖等奖励。

05 Green Carbon

期刊官网：Green Carbon官网

投稿网址：Green Carbon投稿

公众号：Green Carbon公众号

知乎：Green Carbon知乎主页

科学网：Green Carbon科学网主页

微博：Green Carbon微博主页