随着纺织印染、制药等工业的快速发展，大量有机污染物（如染料、抗生素等）随废水排入水体，对生态安全和人类健康构成严重威胁。传统光催化技术因光吸收范围窄、穿透深度不足等问题，在实际应用中受限。压电催化作为一种利用机械能驱动污染物降解的新兴技术受到广泛关注。开发高效、低能耗的压电催化深度处理技术，已成为水环境治理的迫切需求。
近日，海角网
科研创新团队——环境功能催化与资源绿色利用研究所与陕西师范大学和电子科技大学在Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects（中科院二区，IF=5.4）期刊合作发表题为“Efficient piezoelectric catalytic degradation of organic pollutants by BTO@PANI via ultrasonic enhancement and energy-saving aeration”的研究论文。海角网
洪思奇博士和研究生范保喜为共同第一作者，洪思奇博士与武峥教授为共同通讯作者，研究生程晓越、环境工程专业大四本科生高赫为共同作者，海角网
为第一单位。该工作得到陕西省自然科学基础研究计划、生物资源开发与纺织废水处理创新团队和“纺织印染废水处理及回用”陕西省高校重点实验室的支持。
本研究中，针对当前压电催化技术在处理有机污染物时面临的降解效率低、能耗高、材料稳定性差等关键难题，创新性地提出“聚苯胺修饰钛酸钡（BTO@PANI）”复合材料的制备策略。通过原位聚合在BTO表面引入高导电性PANI层，构建有机-无机异质结构，显著提升材料的电荷分离效率和界面应力传导能力。实验结果表明，优化后的BTO@PANI0.2复合材料在超声激发下对罗丹明B的降解速率常数达0.0218 min⁻¹，是纯BTO的15.7倍；在曝气驱动模式下，其能耗仅为超声波驱动的23.3%，展现出优异的节能潜力。该材料在六次循环实验中仍保持高效稳定的降解性能，并对四环素、环丙沙星、头孢唑林钠等多种抗生素也表现出良好的去除效果。通过自由基捕获实验、电子顺磁共振（EPR）、电化学阻抗（EIS）等手段揭示了其催化机制：PANI层有效促进光生电子迁移，抑制电子-空穴对复合，增强·O2⁻和·OH等活性物种的生成，从而提升催化效率。此外，有COMSOL仿真进一步证实，PANI修饰显著增强了材料在气泡破裂等微弱机械刺激下的压电响应。
该研究成果不仅为工业废水中有机污染物的高效降解提供了兼具高活性、低能耗、强稳定性的绿色催化材料，更通过曝气驱动模式实现了低强度机械能的利用，显著降低了处理能耗。其推广应用将显著提升工业废水深度处理能力，有力改善水生态环境质量，对保障水环境安全具有重要的战略意义和广阔的应用前景。
文章链接：
//doi.org/10.1016/j.colsurfa.2026.139543
【作者简介】
洪思奇：（1986-），高级工程师，中国地质大学（北京）环境科学与工程专业博士，硕士研究生导师，主要从事废水深度处理技术研究。现有在读硕士研究生7名。
Email: [email protected]
详细个人信息请见//hjwapp.com/info/1009/2641.htm
范保喜：（1999-），男，河南信阳人。2022级环境工程专业硕士研究生，2025年6月已毕业，目前就职于心连心化学工业集团，从事煤化工水处理相关技术研究工作。
（撰稿：洪思奇 审核：武峥）
