近日，由我校刘小楠研究员带领的绿色化工与废物资源化协同创新团队在化工类顶刊《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，TOP，IF=13.3）上发表题为“Phosphorus heteroatom doped BiOCl as efficient catalyst for photo-piezocatalytic degradation of organic pollutant and unveiling the mechanism: Experiment and DFT calculation”的研究论文。此项论文成果第一完成单位为四川轻化工大学，刘小楠研究员和郝爱泽副教授为共同通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、四川轻化工大学绿色化工与废物资源化协同创新团队、全国循环经济工程实验室及四川省高盐废水处置及资源化工程技术研究中心的经费支持。

压电催化是一种新颖、绿色且极具前景的新兴催化技术，通过收集自然界的振动能（如风能、水能、噪音等能量），将机械能转化为化学能，在有机污染物降解、裂解水产氢和二氧化碳还原等环境能源领域具有潜在的应用前景。然而，现有的报道表明大部分的压电催化剂在处理废水中的污染物时具有较低的催化活性和微观机理不清晰等问题，严重制约着其实际应用。本工作围绕高效的催化剂开发，合理设计合成了磷异质原子掺杂氯氧化铋(P-BiOCl)催化剂，呈现出优异的光-压电催化降解废水染料污染物的活性和稳定性，反应动力学速率常数高达0.3961 min-1，降解效率高达94.7% (8分钟内)，这些优异性能超过了纯BiOCl和大多数其他催化材料体系。进一步结合相关的光学、电化学等实验表征手段和密度泛函理论计算方法深入探究了其微观催化机理，通过P掺杂可以优化电子结构，增强载流子的分离和转移，改善其对氧气和水分子的吸附，诱导产生更多的活性自由基，进而促进催化反应提升P-BiOCl的催化活性。这种异质原子掺杂耦合光催化反应策略为设计高活性的压电催化剂提供了新路径。

P掺杂BiOCl催化剂实现光-压电催化高效降解废水中污染物的示意图

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.155823