Une équipe de scientifiques des matériaux a récemment décrit l’état de l’induction de la piézoélectricité dans le TiO2 rutile déformé pour une dégradation améliorée du chlorhydrate de tétracycline par photopiézocatalyse. L’équipe était dirigée par le professeur Qi Li de l’Université Southwest Jiaotong à Chengdu, en Chine.
Diverses stratégies de conception de matériaux ont été développées pour améliorer les performances photocatalytiques du TiO2. Cependant, aucun rapport n’est disponible sur les applications de la stratégie de photopiézocatalyse sur TiO2 en raison de son manque de piézoélectricité.
Ici, ils ont développé un processus de gravure au sel fondu à basse température pour créer des nanoparticules de TiO2 rutile par gravure. [MgO6] octaèdres éloignés de MgTiO3 par du NH4Cl fondu, au cours duquel une distorsion du réseau s’est produite dans TiO2. La distorsion du réseau entraîne une réponse piézoélectrique dans l’échantillon, qui est ensuite appliquée dans le domaine de la photocatalyse, améliorant ainsi les performances de dégradation des antibiotiques.
L’équipe publié leur article dans le Journal des céramiques avancées.
Dans cet article, un processus de gravure au sel fondu à basse température a été développé avec MgTiO3 comme matière première et NH4Cl comme sel fondu. Par gravure [MgO6] octaèdres loin de MgTiO3 dans ce processus de synthèse spécifique, des nanoparticules rutiles de TiO2 (l’échantillon ER-TiO2) ont été créées avec un réseau cristallin déformé, comme le démontre l’analyse de raffinement XRD Rietveld.
En brisant la symétrie de la structure du TiO2 rutile via la distorsion du réseau, l’échantillon ER-TiO2 a été doté pour la première fois d’une réponse piézoélectrique inhabituelle et intéressante, comme l’a révélé l’analyse par microscopie à force de réponse piézoélectrique (PFM).
En tant que type important de contaminant émergent, la contamination par les produits pharmaceutiques et de soins personnels (PPCP) suscite des inquiétudes croissantes. Le chlorhydrate de tétracycline (TC-HCl) est un antibiotique à large spectre couramment utilisé, et sa libération dans l’eau et le sol provoque de graves problèmes de pollution environnementale et constitue une menace pour les êtres humains.
Grâce à l’introduction de la piézoélectricité, il a été constaté que l’échantillon ER-TiO2 avait un effet de dégradation photocatalytique amélioré sur le chlorhydrate de tétracycline (TC – HCl) sous éclairage visible par rapport à son homologue nanoparticulaire rutile TiO2 disponible dans le commerce.
Plus important encore, son efficacité de dégradation TC – HCl était largement améliorée de 71% par rapport à ses performances de dégradation photocatalytique lorsque l’effet photopiézocatalytique synergique était présent.
« L’approche de photopiézocatalyse pourrait constituer une nouvelle stratégie pour l’amélioration des performances photocatalytiques du TiO2 depuis l’introduction de la piézoélectricité jusqu’à la création d’une distorsion du réseau », a déclaré le professeur Li.
Parmi les autres contributeurs figurent Jinghui Wang du Laboratoire national de Shenyang pour la science des matériaux, Institut de recherche sur les métaux, Académie chinoise des sciences, Shenyang, Chine.
Plus d’information:
Taotao Xia et al, Induisant la piézoélectricité dans le TiO2 rutile déformé pour une dégradation améliorée du chlorhydrate de tétracycline par photopiézocatalyse, Journal des céramiques avancées (2024). DOI : 10.26599/JAC.2024.9220855
Fourni par Tsinghua University Press