溶液的压电催化机理：量子-连续介质-电化学方法

本文介绍了压电催化作为一种通过机械波驱动的物理-化学耦合过程，在清洁能源与生物医学领域的应用潜力。研究指出，压电催化反应主要发生在液相环境中，但其机理研究长期受限于固液界面相互作用的复杂性。南京理工大学的研究团队首次提出量子-连续介质-电化学（QCE）方法，以钛酸钡（BaTiO3, BTO）为例，系统揭示了溶液中压电催化的普适机制。研究通过第一性原理计算，发现溶液环境显著增强了BTO在应变下的极化响应，从而提升了机械能的吸收效率。此外，研究还揭示了BTO在溶液中的偶极矩与材料厚度和溶剂的介电常数呈线性正相关，并提出了在水溶液体系中实现压电催化水分解的BTO最小厚度为3.5 nm。该研究为高效压电催化剂的理性设计提供了全新的理论框架与预测工具。