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東南徐春祥/暨大游道通Nano Energy：極化誘導內電場控制BiFeO3納米纖維的壓電光催化和鐵光電化學性能

開發具有極化電場的無鉛鐵電體鐵酸鉍（BiFeO₃）以調節壓電光催化和鐵光電化學（PEC）中的電荷傳輸特性，是一項很有希望但也很有挑戰性的工作，特別是雜質相和氧空位等缺陷導致弱極化和大BiFeO₃的漏電流。

基于此，東南大學徐春祥教授和暨南大學游道通助理研究員（共同通訊作者）等人報道了一種簡便的靜電紡絲策略，通過A-位點Pr離子和B-位點Mn離子共摻雜來改性鐵酸鉍（BiFeO₃）納米纖維（BiPrFeMnO₃）。

通過上述方式，氧空位的濃度和Fe³⁺到Fe²⁺的化合價被顯著抑制，并獲得了菱形（R）到四方（T）相的晶型相界（MPB），從而導致更好的鐵電性能和更低的漏電流。

因此，BiPrFeMnO₃納米纖維能夠通過磁力攪拌（壓電效應）和光照射（光催化效應）產生較大的壓電電位，從而產生優異的壓電光催化性能。

通過實驗測試發現，BiPrFeMnO₃納米纖維對羅丹明B的降解率為0.1352 min^-1，分別比BiFeO₃、BiPrFeO₃和BiFeMnO₃高為8.29、4.3和4.2倍。

此外，在BiPrFeMnO₃中觀察到通過控制極化狀態優化PEC性能。在模擬太陽光照射下，通過在+4和-4 V之間調整極化電壓，可以有效地將光電流調整16倍以上（0 V vs Ag/AgCl時為8.2-131.2 μA·cm^-2）。

同時，起始電位從-0.16到-0.18 V，有利于PEC反應。該工作清楚地了解了鐵電極化和太陽能轉換的作用，并提供了一種開發高效壓電/鐵電納米材料的方法。

Polarization-induced Internal Electric Field to Manipulate Piezo-photocatalytic and Ferro-photoelectrochemical Performance in Bismuth Ferrite Nanofibers. Nano Energy, 2021, DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.106852.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106852.

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