English

• 0.   引言

  当前，环境污染和能源危机已成为制约人类健康和快速发展的关键因素，而寻求绿色、高效的污染治理技术是打破该制约的可行途径^[1]。压电催化技术是基于压电效应材料表面感应出电荷，进而参与氧化还原反应实现催化过程的一种高级氧化技术^[2]。因其能利用日常生活中常见但却被忽视的机械能实现污染物的降解，被视为新型绿色催化技术，近年来受到科技工作者们的青睐^[1]。

  在众多压电催化剂中，BaTiO₃因具有优良的压电性能、广泛的原料来源和成本低等优势，被视为理想的压电催化剂之一。为了解不同形貌BaTiO₃的压电催化活性，Wu等^[3]合成了BaTiO₃纳米颗粒和纳米线，并通过降解染料比较了它们的压电催化活性，结果表明，BaTiO₃纳米线展现出更高的压电催化活性。Xu等^[4]通过静电纺丝法制备了BaTiO₃纳米纤维，结果证实其具有较高的催化能力。此外，为改善催化性能，多种策略被提出，如构建异质结^[5]、离子掺杂^[6]、贵金属负载^[7]、发挥协同效应^[8]等。然而，它们均伴随着工艺复杂、成本昂贵等特点，这限制了高活性压电催化剂的进一步应用发展。因此，基于操作简单、成本低廉的形貌调控策略有着明显的优势，可作为获得高应用价值的高活性压电催化剂的有效策略。

  在此，我们合成了系列典型形貌的BaTiO₃压电催化剂，并结合有限元分析研究了BaTiO₃形貌对其压电催化性能影响机制，通过了解实际应用过程中的不同反应条件与染料降解效率的关系，研究了BaTiO₃压电催化性能动力学影响机制。

  1.   实验部分

  1.1   实验原料

  钛酸四丁酯(TBOT，AR)、硝酸钡(Ba(NO₃)₂，AR)、氢氧化钠(NaOH，AR)、二氧化钛(TiO₂，AR)和无水乙醇(C₂H₅OH，AR)均购于国药集团化学试剂有限公司。去离子水为实验室自制。

  1.2   BaTiO₃的制备

  不同形貌BaTiO₃的制备流程如图 1所示。将溶有3.4 g TBOT的10 mL乙醇滴加至溶有2.61 g Ba(NO₃)₂的50 mL的水溶液中，获得悬浊液，进一步滴加10 mL 3 mol·L^-1的NaOH溶液获得前驱体，在180 ℃下水热3 h获得颗粒状BaTiO₃(BaTiO₃ nanoparticles)。与制备BaTiO₃ nanoparticles前期步骤一致获得悬浊液，滴加10 mL 9 mol·L^-1的NaOH获得前驱体，在180 ℃下水热30 h获得立方体状BaTiO₃ (BaTiO₃ nanocubes)。称取1.25 g TiO₂置于11 mol·L^-1的NaOH溶液，经180 ℃水热12 h后获得的粉体在0.2 mol·L^-1的HCl溶液中浸泡3 h得到H₂Ti₃O₇纳米线，进一步将其与氢氧化钡溶液混合，获得的悬浊液在210 ℃下水热1.5 h，获得线状BaTiO₃(BaTiO₃ nanowires)。将Bi₂O₃、TiO₂、NaCl和KCl以物质的量之比为2∶3∶60∶60进行研磨，然后在900 ℃下煅烧2 h获得Bi₄Ti₃O₁₂，进一步将其置于12 mol·L^-1的KOH溶液中，搅拌条件下向该溶液中引入BaCl₂，获得的混合液装入反应釜后在240 ℃下水热20 h，产物用2 mol·L^-1的HNO₃洗涤后再用无水乙醇洗涤数次，去除杂质后在70 ℃下干燥8 h，获得片状BaTiO₃(BaTiO₃ nanosheets)^[9]。

  图 1

  

  图 1.  合成不同形貌BaTiO₃的示意图

  Figure 1.  Schematic diagram of the synthesis of BaTiO₃ with different morphologies

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  1.3   性能测试及表征

  采用Hitachi S4800型扫描电子显微镜(SEM)观察粉体的形貌及颗粒大小，工作电压为1 kV，工作电流为7 μA。采用Nicolet Nexus 470型傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪经KBr颗粒与粉体混合物压片后在室温下测试其FTIR光谱。采用Burker D8型X射线衍射(XRD)仪测试BaTiO₃粉体的物相结构，辐射源为Cu Kα，波长为0.154 20 nm，工作电压为40 kV，工作电流为40 mA，扫描范围为10°~80°，扫描速度为5 (°)·min^-1。采用岛津UV3600测试粉体的紫外可见(UV-Vis)吸收光谱，测试范围为200~700 nm。分别将苯醌(BQ，0.5 mmol·L^-1)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na，2 mmol·L^-1)和叔丁醇(TBA，2 mmol·L^-1)引入体系并作为超氧自由基(·O₂^-)、空穴(h⁺)和羟基自由基(·OH)的清除剂，进行捕获实验。将配制的罗丹明B(RhB)染料为目标污染物，以超声振动为压电催化激发方式，测定不同时间下的压电催化效率。具体步骤：称取适量样品并分散于染料溶液中，在黑暗条件下持续搅拌2 h并静置24 h以达到吸附-脱附平衡。再将其置于黑暗环境中，在超声振荡条件下进行降解反应，每超声一定时间取5 mL混合液，离心后收集上清液，通过紫外可见分光光度计测量不同超声时间获得的上清液在对应染料特征波长下的吸光度值，并以此计算降解率。

  2.   结果与讨论

  2.1   微观形貌与晶体结构

  合成的粉体形貌通过SEM进行分析，如图 2所示，系列方法合成的粉体具有各不相同的形貌。当引入矿化剂浓度为3 mol·L^-1时，合成的粉体为均匀分散且表面光滑的近球形颗粒，其直径集中于150~200 nm，颗粒大小较为均匀(图 2a)。而引入矿化剂浓度为9 mol·L^-1时，由于OH^-能促进晶体的生长^[10]，此时产物形貌转变为立方体状，且相较于球形颗粒，其尺寸得到进一步增大并达约500 nm(图 2b)。采用两步水热法合成的产物呈现为线状形貌。首先，TiO₂和NaOH反应生成线状的Na₂Ti₃O₇。随后，将得到的线状Na₂Ti₃O₇浸泡于HCl溶液中，经过离子交换后得到线状H₂Ti₃O₇。最后，这种线状H₂Ti₃O₇进一步在水热环境中与Ba²⁺反应，生成线状的最终产物^[11]。产物单体形貌呈现为长约3.5 μm、直径约350 nm的线状体(图 2c)。以片状钛酸铋为模板，在矿化剂作用下与Ba²⁺反应生成的产物为片状结构^[9]，如图 2d所示，片状单体尺寸约为2 μm×3 μm，其表面较为光滑，表明产物结晶性能良好。

  图 2

  

  图 2.  不同形貌BaTiO₃的SEM图像: 颗粒状(a)、立方体状(b)、线状(c)和片状(d)

  Figure 2.  SEM images of BaTiO₃ with different morphologies: nanoparticles (a), nanocubes (b), nanowires (c), and nanosheets (d)

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  为确定合成不同形貌样品的晶相结构，对制备样品的物相结构进行测试表征。如图 3a所示，合成的不同形貌样品的XRD图表明，所有样品均与四方相BaTiO₃的衍射峰位置对应且无其他杂峰，表明所合成的颗粒状、立方体状、线状、片状产物均为四方相BaTiO₃且具有较高的纯度。图 3b为不同形貌粉体的FTIR光谱，可见样品在1 677、1 433、854、554和421 cm^-1附近存在明显的吸收峰，其中，1 677 cm^-1处的吸收峰对应吸附水中O—H的弯曲振动^[12]，1 433 cm^-1处的吸收峰是Ba—Ti—O键的伸缩振动^[13]，854 cm^-1处的尖锐峰是Ti—O键的伸缩振动^[14]，554 cm^-1处较宽的吸收峰归因于Ti—O的伸缩振动，421 cm^-1附近的尖锐峰归因于Ti—O的弯曲振动^[15]。FTIR谱图表明样品中存在Ba—Ti—O和Ti—O键，说明合成产物为BaTiO₃，与XRD图结果一致。

  图 3

  

  图 3.  不同样品的XRD图(a)、FTIR谱图(b)、UV-Vis吸收光谱(c)及(αhν)^1/2-hν曲线(d)

  Figure 3.  XRD patterns (a), FTIR spectra (b), UV-Vis absorption spectra (c), and (αhν)^1/2-hν curves (d) of different samples

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  图 3c为不同形貌样品的UV-Vis吸收光谱，可以看出，所有样品在约370 nm处具有相近的吸收边，这与BaTiO₃的吸收边保持一致^[10]，也进一步佐证了产物为BaTiO₃。能级结构可对材料催化活性产生影响，为了解合成产物的能级，由Tauc-Mott方程^[16]计算了不同形貌BaTiO₃的禁带宽度(E_g)。如图 3d所示，不同形貌BaTiO₃的E_g值有着一定差异，颗粒状、立方体状、线状和片状BaTiO₃的E_g值分别为3.53、3.50、3.21和3.19 eV。禁带宽度决定了材料的导电性能，较小的禁带宽度意味着更高的导电性，这有利于展现出更高的催化活性。并且，在内置电场的作用下，价带和导带会发生弯曲，更窄的禁带宽度则更有利于导带和价带上的电子和空穴的活跃性，使它们更容易参与氧化还原反应，从而有利于实现污染物的降解^[9]。而不同形貌下E_g值的差异可能由晶体尺寸差异导致，晶体尺寸的增大能使得E_g值减小^[17]，进而可知E_g值随形貌的变化而变化。

  2.2   形貌对BaTiO₃压电催化性能的影响

  研究了不同形貌BaTiO₃对RhB染料的降解效率并表征了其压电催化活性。在催化剂的质量浓度为1 g·L^-1、超声频率为40 kHz、染料质量浓度为5 mg·L^-1的条件下，颗粒状、立方体状、线状和片状BaTiO₃在60 min内对RhB染料的降解效率如图 4a所示。所有BaTiO₃在超声60 min后均对RhB染料实现降解，表明各种形貌BaTiO₃均具有压电催化效果。并且，在超声振动60 min内，片状BaTiO₃展现出最优的降解效率，几乎使RhB染料完全降解。相同时间内，线状BaTiO₃使得RhB染料降解效率达近90%，而颗粒状和立方体状BaTiO₃对RhB染料降解效率约为45%。上述结果清晰地表明，片状BaTiO₃相较于颗粒状、立方体状和线状BaTiO₃，具有最佳的压电催化活性。为进一步了解片状BaTiO₃的循环稳定性，通过回收压电催化后的BaTiO₃粉体进行耐用性测试，经过5次循环后的降解效率与降解曲线分别如图 4b和4c所示。可以看出，BaTiO₃纳米片在经历5次循环测试后，仍然具有较好的催化活性，且第5次的压电催化降解效率达91%，较首次99%的降解效率，其降解效率降低幅度为8%。

  图 4

  

  图 4.  不同形貌BaTiO₃对RhB染料的降解曲线(a); 片状BaTiO₃的循环性能(b、c)、循环测试前后的XRD图(d) 和降解后的SEM图(e)

  Figure 4.  Degradation curves of RhB dye by BaTiO₃ with different morphologies (a); Cycling performance (b, c), XRD spectra before and after cycles (d), and SEM image after degradation (e) of BaTiO₃ nanosheets

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  片状BaTiO₃经过5次循环运行后，其XRD图(图 4d)表明晶相与循环前没有变化，样品中的XRD峰减弱可能与有机污染物的残留有关。如图 2d和4e所示，片状BaTiO₃循环前后的形貌未发生显著改变。因此，不同形貌BaTiO₃粉体具有显著的催化活性差异，而片状BaTiO₃兼具了高的催化活性与循环稳定性。

  2.3   不同条件下的压电催化动力学研究

  为进一步了解催化降解RhB染料过程中不同条件对催化效率的作用及影响，图 5显示了不同催化剂固含量、超声振动频率、RhB染料质量浓度等条件对RhB染料降解效率影响。如图 5a所示，当超声频率为40 kHz、RhB染料质量浓度为5 mg·L^-1时，催化剂固含量对降解效率有着重要影响，随着催化剂固含量增加，最终降解效率呈现先提升后降低的趋势。具体地，当催化剂固含量为1 g·L^-1时，RhB染料降解率为70%，随着催化剂量增加至2 g·L^-1时，RhB染料降解率达到最高(99%)。然而，催化剂固含量的进一步增加使得降解率下降，图 5b和5c分别反映了不同固含量催化剂对RhB染料降解的反应动力学曲线与反应速率常数(k)。因此，降解效率与催化剂固含量存在较明显的依赖关系。同时，图 5d展示了催化剂固含量为2 g·L^-1时，不同超声振动频率下对5 mg·L^-1的RhB染料降解效率影响，可以看出，当超声振动频率分别为28、40、100 kHz时，RhB染料降解率分别为95%、99%、42%，其降解一级反应动力学曲线与反应速率常数分别如图 5e和5f所示。结果表明，当超声振动频率为40 kHz时，片状BaTiO₃展现出了最优的降解效果。不同RhB染料质量浓度对于压电催化效果也有着重要作用，图 5g展示了催化剂固含量为2 g·L^-1、超声频率为40 kHz时，BaTiO₃催化剂降解5、10、15和20 mg·L^-1染料的效果，可以看出，在一定范围内，染料质量浓度的提升使得最终降解效率下降。当RhB染料的质量浓度为5 mg·L^-1时，经60 min超声振动后染料降解率最高达99%，而随着染料的质量浓度逐渐提升至10、15和20 mg·L^-1时，其降解率分别下降至83%、75%和65%。相应地，反应速率常数也由6.82×10^-2 min^-1下降至2.99×10^-2、2.33×10^-2和1.79×10^-2 min^-1。此外，通过与其他文献中涉及的压电催化剂性能对比(表 1)，我们所制备的片状BaTiO₃粉体具有高催化活性优势。基于此，研究表明了不同的动力条件能够直接影响催化效果，因此，选择合适的动力条件对于实现高效催化至关重要，这进而为其在环境治理领域的高效应用奠定了坚实的基础。

  图 5

  

  图 5.  不同条件下片状BaTiO₃对RhB染料的降解曲线(a、d、g)、伪一级反应动力学曲线(b、e、h)和反应速率常数(c、f、i)

  Figure 5.  Degradation curves (a, d, g), representation of the pseudo-first-order reaction kinetic curves (b, e, h), and reaction rate constant (c, f, i) of RhB dye solution under different conditions of BaTiO₃ nanosheets

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  表 1

  

  表 1  不同压电催化剂的压电催化性能对比

  Table 1.  Comparison of piezocatalytic performance of various piezocatalysts

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  Piezocatalyst	Dye	Initial mass concentration / (mg·L-1)	Degradation ratio / %	Time / min	Ref.
  NaNbO3	RhB	5	80	120	[18]
  NaNbO3	RhB	5	ca. 75	160	[19]
  SrTiO3	RhB	5	80	180	[20]
  BaTiO3	RhB	5	ca. 80	160	[21]
  BaTiO3	RhB	5	ca. 5	24	[22]
  BaTiO3	RhB	10	ca. 30	90	[23]
  BaTiO3	RhB	5	99	60	This work
  	RhB	10	83	60

  2.4   形貌和催化条件对BaTiO₃压电催化性能的影响分析

  基于上述结果可知，BaTiO₃形貌与催化条件对催化效率具有显著的影响。压电催化本质是基于催化剂表面产生的载流子参与氧化还原反应，从而实现催化的过程，因此，催化剂在遭受机械力作用后，表面产生的电势将直接影响催化能力^[24]。为说明BaTiO₃形貌与压电势及压电催化效率之间关系，我们结合有限元分析模拟了振动条件下不同形貌BaTiO₃的应力分布及压电势分布。图 6所示为构建的颗粒状、立方体状、线状和片状BaTiO₃在超声空化气泡冲击下的诱导形变和压电效应。可以看出，在10⁸ Pa的冲击下，不同形貌BaTiO₃均产生了一定的形变并产生应力及电势分布。其中，片状BaTiO₃诱导的压电势最高为20.08 V，而颗粒状、立方体状与线状BaTiO₃产生的压电势分别为0.06、0.32和5.48 V，均明显小于片状BaTiO₃。因此，BaTiO₃在不同形貌下产生的压电催化效率差异，可主要归因于其在承受应力作用时，催化剂诱导产生的压电势水平的不同。较高的压电势在实现高效催化效果方面起着关键作用。此外，作为一种界面化学反应，催化剂与目标污染物的接触效果也影响着最终降解效率。当催化剂量较少时，粒子之间碰撞的可能性较高，从而导致了表面电荷的中和，而催化剂固含量的提升导致了降解效率的下降，这可能与染料在BaTiO₃颗粒表面的吸收密度有关^[21]。也就是说，催化剂固含量较高时，染料在BaTiO₃颗粒表面的吸收密度降低，导致分散在溶液中的BaTiO₃粒子的表面电荷密度降低，这与之前报道的结果保持一致^[25]。在超声条件下，BaTiO₃受到空化气泡冲击并产生了共振。为说明不同频率下BaTiO₃压电催化效率差异原因，对BaTiO₃的共振频率f ^r(式1)进行估算^[2]。

  $ f^r=\frac{ \mathtt{π}}{2}\left(\frac{1}{L^2}+\frac{1}{W^2}\right) \sqrt{\frac{D}{\rho}} $

  (1)

  图 6

  

  图 6.  不同形貌BaTiO₃在108 Pa下产生的应力(上)及电势(下)有限元分析: 颗粒状(a)、立方体状(b)、线状(c)、片状(d)

  Figure 6.  Stress (up) and potential (down) in BaTiO₃ with different morphologies at 108 Pa by finite element analysis: nanoparticles (a), nanocubes (b), nanowires (c), nanosheets (d)

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  其中L、W、ρ和D分别是BaTiO₃的长度、宽度、密度和弯曲刚度。弯曲刚度D计算公式如下：

  $ D=\frac{E h^3}{12\left(1-\nu^2\right)} $

  (2)

  其中E、ν和h分别是杨氏模量、泊松比和样品厚度。通过计算可得，BaTiO₃样品的共振频率约为40 kHz，这与实际测试的压电催化效果一致。当超声频率设定为40 kHz时，BaTiO₃样品能产生较好的共振，这种共振有利于BaTiO₃样品产生更有效的机械振动，从而使得机械能更好地转化为电能。因此，压电催化效果更为显著，进而实现了较高的压电催化效率。这也可能是为什么在40 kHz的超声频率下，BaTiO₃样品能够展现出最优压电催化效果的原因。此外，由于一定量催化剂的活性位点的数量是有限的，染料质量浓度的增加可能使其负载在催化剂表面的染料数量超过活性位点的数量。当大量的染料分子存在于水溶液中时，反应位点可能被染料分子覆盖，导致活性物质减少。因此，催化效率随着染料质量浓度的持续增加而降低^[26]。

  2.5   片状BaTiO₃的压电催化原理

  图 7显示了以RhB染料为降解对象，片状样品的自由基捕获降解实验结果。可以看出，当引入BQ和TBA捕获剂时，降解得到了明显的抑制，而未引入时染料则未发生明显抑制。相应地，图 7b和7c中分别显示了引入捕获剂时RhB染料的降解动力曲线和反应速率常数，可知引入BQ和TBA时的降解能力显著降低，其反应速率常数分别为1.61×10^-3和7.58×10^-3 min^-1。而引入EDTA-2Na时反应速率常数为2.88×10^-2 min^-1，相较于未引入捕获剂时(3.21×10^-2 min^-1)仅有轻微降低。因此，·OH和·O₂^-是片状BaTiO₃粉体压电催化降解RhB染料的主要活性物质。为清晰说明片状BaTiO₃压电催化降解RhB染料的原理，具体的降解过程反应式如下：

  $ \mathrm{BaTiO}_3+\text { Ultrasonic } \rightarrow \mathrm{e}^{-}+\mathrm{h}^{+} $

  (3)

  $ \mathrm{e}^{-}+\mathrm{O}_2 \rightarrow \cdot \mathrm{O}_2^{-} $

  (4)

  $ \mathrm{h}^{+}+\mathrm{OH}^{-} \rightarrow \cdot \mathrm{OH} $

  (5)

  $ \begin{aligned} & \mathrm{RhB} \text { dye }+\cdot \mathrm{OH} / \cdot \mathrm{O}_2^{-} \rightarrow \\ & \text { Small molecule } \rightarrow \mathrm{CO}_2+\mathrm{H}_2 \mathrm{O} \end{aligned} $

  (6)

  图 7

  

  图 7.  自由基捕获实验下片状BaTiO₃的压电催化性能: 降解曲线(a)、伪一级反应动力学(b)、反应速率常数(c)

  Figure 7.  BaTiO₃ nanosheets piezocatalytic performance under free radical capture experiment: degradation curves (a), representation of the pseudo-first-order reaction kinetics (b), reaction rate constant (c)

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  因此，片状BaTiO₃粉体压电催化降解RhB的原理在于，基于压电效应，BaTiO₃在遭受机械作用后表面诱导出相应的e^-和h⁺，并且，BaTiO₃内部建立的动态内置电场被驱动至BaTiO₃晶体表面。其中，e^-与O₂发生电化学反应产生·O₂^-，h⁺与OH^-发生电化学反应产生·OH。这些自由基在体系内与染料接触并对其进行攻击，RhB染料分子与活性自由基(·OH/·O₂^-)反应并将其氧化还原成小分子，这与文献中的结果保持一致^[21-23]。最后，在自由基的持续作用下小分子矿化为水和二氧化碳，最终实现RhB染料污染的降解(图 8)。

  图 8

  

  图 8.  片状BaTiO₃在超声振动下实现压电催化降解RhB染料原理示意图

  Figure 8.  Schematic diagram of principle of BaTiO₃ nanosheets piezocatalytic degrade RhB dye under ultrasonic vibration

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  3.   结论

  合成并比较了颗粒状BaTiO₃、立方体状BaTiO₃、线状BaTiO₃和片状BaTiO₃的压电催化活性，并在不同动力条件下测试其压电催化性能，结合有限元分析说明了BaTiO₃压电催化活性差异。结果表明：片状BaTiO₃相比于其它形貌的BaTiO₃具有更高的催化活性。原因在于，片状BaTiO₃在承受应力后诱导出更高的压电势，当固含量为2 g·L^-1、超声频率为40 kHz、染料质量浓度为5 mg·L^-1时展现出较高的催化活性，反应速率常数达6.82×10^-2 min^-1。并且，自由基捕获实验证明了·OH与·O₂^-为压电催化降解RhB染料的主要反应物。

  
  
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  图 1  合成不同形貌BaTiO₃的示意图

  Figure 1  Schematic diagram of the synthesis of BaTiO₃ with different morphologies

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  图 2  不同形貌BaTiO₃的SEM图像: 颗粒状(a)、立方体状(b)、线状(c)和片状(d)

  Figure 2  SEM images of BaTiO₃ with different morphologies: nanoparticles (a), nanocubes (b), nanowires (c), and nanosheets (d)

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  图 3  不同样品的XRD图(a)、FTIR谱图(b)、UV-Vis吸收光谱(c)及(αhν)^1/2-hν曲线(d)

  Figure 3  XRD patterns (a), FTIR spectra (b), UV-Vis absorption spectra (c), and (αhν)^1/2-hν curves (d) of different samples

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  图 4  不同形貌BaTiO₃对RhB染料的降解曲线(a); 片状BaTiO₃的循环性能(b、c)、循环测试前后的XRD图(d) 和降解后的SEM图(e)

  Figure 4  Degradation curves of RhB dye by BaTiO₃ with different morphologies (a); Cycling performance (b, c), XRD spectra before and after cycles (d), and SEM image after degradation (e) of BaTiO₃ nanosheets

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  图 5  不同条件下片状BaTiO₃对RhB染料的降解曲线(a、d、g)、伪一级反应动力学曲线(b、e、h)和反应速率常数(c、f、i)

  Figure 5  Degradation curves (a, d, g), representation of the pseudo-first-order reaction kinetic curves (b, e, h), and reaction rate constant (c, f, i) of RhB dye solution under different conditions of BaTiO₃ nanosheets

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  图 6  不同形貌BaTiO₃在108 Pa下产生的应力(上)及电势(下)有限元分析: 颗粒状(a)、立方体状(b)、线状(c)、片状(d)

  Figure 6  Stress (up) and potential (down) in BaTiO₃ with different morphologies at 108 Pa by finite element analysis: nanoparticles (a), nanocubes (b), nanowires (c), nanosheets (d)

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  图 7  自由基捕获实验下片状BaTiO₃的压电催化性能: 降解曲线(a)、伪一级反应动力学(b)、反应速率常数(c)

  Figure 7  BaTiO₃ nanosheets piezocatalytic performance under free radical capture experiment: degradation curves (a), representation of the pseudo-first-order reaction kinetics (b), reaction rate constant (c)

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  图 8  片状BaTiO₃在超声振动下实现压电催化降解RhB染料原理示意图

  Figure 8  Schematic diagram of principle of BaTiO₃ nanosheets piezocatalytic degrade RhB dye under ultrasonic vibration

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  表 1  不同压电催化剂的压电催化性能对比

  Table 1.  Comparison of piezocatalytic performance of various piezocatalysts

  Piezocatalyst	Dye	Initial mass concentration / (mg·L-1)	Degradation ratio / %	Time / min	Ref.
  NaNbO3	RhB	5	80	120	[18]
  NaNbO3	RhB	5	ca. 75	160	[19]
  SrTiO3	RhB	5	80	180	[20]
  BaTiO3	RhB	5	ca. 80	160	[21]
  BaTiO3	RhB	5	ca. 5	24	[22]
  BaTiO3	RhB	10	ca. 30	90	[23]
  BaTiO3	RhB	5	99	60	This work
  	RhB	10	83	60

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