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客户成果 | 北航表面物理团队在光催化合成过氧化氢研究领域取得重要进展
发布时间：
2026/03/16
北京航空航天大学物理学院郝维昌教授团队采用缺陷工程与压电极化协同策略，构建氮缺陷石墨相氮化碳负载金纳米粒子的 CNNv-Au 复合光催化剂，显著提升两电子氧还原路径制备过氧化氢的活性与稳定性，研究中借助原子力显微镜表征材料表面形貌、压电响应与界面结构，为揭示催化机制提供关键微观依据。
在这项研究中，团队在微观电学性质表征上应用了标度量子原子力显微镜（AFM）及其配备的压电响应力显微镜（PFM）模式 。通过NanoTech10扫描获得的电滞回线（Phase hysteresis loops）和蝴蝶曲线（Amplitude hysteresis loops），清晰地展示了Bi4Nb08Br
及其异质结明显的铁电翻转行为和压电响应。
这项工作最近被发表在国际知名期刊《Solar RRL》上，题为
“Dual Polarization Field Synergistic in Bismuth-Based S-Scheme Heterojunction for Efficient Photocatalytic H2O2 Generation”的研究论文
双极化场协同：共价键桥连 S 型异质结高效光催化产过氧化氢
该文章揭示了在铋基光催化剂中，通过构建具有稳定共价键桥连的S型异质结，可以实现双极化场（体相铁电极化场与界面自建电场）的协同增强机制 。这种协同效应显著提升了光生电荷的分离与空间迁移效率，从而大幅增强了光催化合成过氧化氢（H2O2）的性能，其产量达到492.75umol，L-1 h-1，在同类光催化剂中表现优异。
这项实验结果有力验证了材料的本征铁电性，并定量揭示了异质结形成后压电响应的增强机制，直接证实界面电场与极化场存在显著耦合增强效应。该研究在铁电半导体微观动力学领域具有重要意义：不仅充分体现了国产高端精密测量仪器在材料纳米尺度物性表征中的卓越精度，更为设计与开发基于极化场协同效应的高效光催化材料体系，提供了关键实验支撑与理论依据。实验结果表明，所设计催化剂展现出优异的过氧化氢产率性能，在同类体系中具备突出优势。
体系的微观结构、界面性质及极化相关表征，均依托北京天工标度量子科技有限公司提供的原子力显微镜（AFM）系统完成，为 S 型异质结电荷转移机制与双极化场协同效应的揭示，提供了关键、可靠的表征支撑。
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