近日，我院赵茹芳博士与扬州大学的倪敬仁博士合作，在国际知名期刊Advanced Powder Materials（《先进粉体材料》）上发表共生铁电体Bi7Ti4NbO21结构剪裁的最新研究成果。论文题为“Structure-tailored superlattice Bi7Ti4NbO21: Coupling octahedral tilting and rotation induced high ferroelectric polarization for efficient piezo-photocatalytic CO2 reduction”（共生铁电体Bi7Ti4NbO21结构剪裁：八面体旋转与倾斜协同增强铁电自发极化，显著提升CO2压电光催化还原性能）。扬州大学倪敬仁博士为论文第一作者，我院赵茹芳博士为共同第一作者，扬州大学于洪鉴教授、韩杰教授以及南洋理工大学的Hiang Kwee Lee教授为论文的共同通讯作者，湖北师范大学为论文第二通讯单位。赵茹芳博士负责机理解释和理论计算部分。Advanced Powder Materials是Elsevier出版社旗下的材料科学领域期刊，SCI中科院大类一区期刊，最新影响因子为28.6。
共生层状结构铁电体，由于其内部固有的强自发极化电场，能够持续有效地驱动载流子的分离与迁移，使其成为极具潜力的压电光催化材料。该工作通过简单一步水热法制备了具有强自发极化的共生铁电薄层纳米片Bi7Ti4NbO21 (BT-BTN)，并将其应用于压电光催化CO2还原领域。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，层间晶格失配引起的八面体倾斜和旋转角度变化是极化增强的主要原因，并且在外界应力作用下会进一步增强。BT-BTN中氧八面体沿a轴和a-b平面内具有较大的倾斜角和旋转角，这种变化破坏了晶体对称性，导致面外铁电自旋极化和极化场强度的增强。当BT-BTN受到应力作用时，其内部八面体的变化会进一步增强极化电场的强度，从而产生更强的压电极化电场，驱动载流子的分离与迁移，实现高效的压电光催化还原性能。该研究为理解高性能共生铁电压电光催化剂的催化机制提供了全新的视角和方向，同时也为开发新型高效能源转换与环境治理技术开辟了新的路径。
共生铁电体薄层纳米片Bi7Ti4NbO21光催化CO2还原示意图
论文信息：
Structure-tailored superlattice Bi7Ti4NbO21: Coupling octahedral tilting and rotation induced high ferroelectric polarization for efficient piezo-photocatalytic CO2 reduction
Jingren Ni1, Rufang Zhao1, Chendi Shi, Yuanyuan Ji, Aize Hao, Aiting Xie, Hongjian Yu*, Siew Kheng Boong, Hiang Kwee Lee*, Chuanqiang Zhou, Jie Han*.
Adv. Powder Mater., 2025, 4(2), 100265. DOI:10.1016/j.apmate.2025.100265
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apmate.2025.100265
