水是一种宝贵的资源，是整个地球生态系统和人类社会的重要基础。然而，随着工业、农业和城市化的快速发展，染料、抗生素等有害有机污染物大量排入自然水体，对生态系统和人类健康构成严重威胁。传统的吸附、化学、生物等方法存在效率低下、可能造成二次污染、运行成本高等局限性。压电催化作为一种新兴的可利用机械能的绿色化学技术，不需要额外电能，并且可以提升光催化性能。因此，压电催化技术，尤其是压电效应增强的催化降解中，如压电催化与光催化、电催化或高级氧化过程的联合技术，在有机污染物降解应用中受到了广泛关注。
华北电力大学王祥科教授、南华大学王宏青教授在Eco-Environment & Health期刊上联合发表了题为“Piezocatalytic techniques and materials for degradation of organic pollutants from aqueous solution”的研究。本文从压电材料的分类、改性策略出发，讨论了压电催化技术在环境有机物降解中的最新研究进展，并对压电催化机理进行了深入分析，为压电材料的制备及其在水处理应用中的深入研究提供了参考和借鉴。
压电材料可分为压电单晶、压电陶瓷、有机压电材料(压电聚合物)和复合材料。目前，大多数压电催化材料的本征压电响应较差，缺乏活性位点，压电电荷利用率低。高效的压电材料通常要求表面积大、活性位点丰富、能带位置合适和电荷分离性能好。基于此，可以采用多种修饰策略，包括形态调控、氧空位、元素掺杂、极化增强、异质结构建和材料复合等，来获得具有高效的压电催化性能的材料。
本文重点研究了不同压电材料（如ZnO、BaTiO3和MoS2）的压电催化应用，这些材料可以利用机械能将有害的染料、抗生素等降解为无毒物质甚至有价值的产品，在降解有机污染物方面表现优异。尤其是压电催化与其他技术（如高级氧化、光催化、电催化）的联合应用在降解有机污染物方面效果显著。
文章还对压电催化机理进行了研究。介绍了目前比较流行的能带理论和屏蔽电荷理论的特点。总的来说，由压电效应产生的内部电场或压电势是压电催化反应的驱动力，在内部电场或压电电位的驱动下，自由载流子（e-和h+）迁移到压电催化剂表面的活性位点上，从而触发压电催化反应降解有机污染物。
如图1所示，有机污染物的压电降解通常可分为以下三个过程:
1)压电效应:
压电材料→压电材料(e- + h+)II) 活性氧物种(ROS)的产生:
e- + O2 → ·O2-
h+ + H2O → ·OH
III) 有机污染物的降解:
ROS +有机污染物→小分子物质
这篇文章归纳了压电材料的分类、改性策略及在去除水中有机污染的最新进展，并深入分析了压电催化机理，揭示了加强环境修复的新途径，为水中有机污染物处理提供了低成本、高效、环保的解决方案。
南华大学与华北电力大学的联合培养研究生刘波为该论文第一作者，南华大学王宏青教授、华北电力大学王祥科教授为通信作者。
Bo Liu, Xiaolu Liu, Yang Li, Muliang Xiao, Zhongshan Chen, Suhua Wang, Hongqing Wang*, Xiangke Wang*. Piezocatalytic techniques and materials for degradation of organic pollutants from aqueous solution, Eco-Environment & Health (Eco-Environ. Health), 2024
王宏青，南华大学化学化工学院教授，博士生导师。主要从事放射性核素分离、提取与检测，和放射性废物的处理与处置等方面的研究工作。近年来以通讯作者的身份在国内外知名学术刊物如Applied Catalysis B: Environmenta，J. Mater. Chem. A， Journal of Hazardous Materials ，Chemical Engineering Journal，ACS Appl. Mater. Interfaces，中国科学等SCI期刊上发表论文100余篇。
王祥科，华北电力大学环境科学与工程学院教授，博士生导师。主要从事三废治理、纳米材料在废水处理、等离子体技术应用、环境污染检测和治理中的应用等方面的研究工作，近几年以通讯作者身份在国内外学术期刊重要杂志如Chem. Soc. Rev., Nat. Commun., J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Adv. Mater., Adv. Sci., Chem. Sci., ACS Nano, 中国科学等SCI期刊上发表论文400余篇，邀请综述40多篇。
