纳米结构压电半导体利用应变诱导压电场提高了电催化效率，为生物医学、制药和农业领域的众多催化过程中的高性能传感提供了前所未有的可能。青岛科技大学化学与分子工程学院罗细亮教授与美国普渡大学武文倬教授、爱达荷国家实验室丁冬教授联合在《Advanced Materials》期刊上发表了题为“High-performance piezo-electrocatalytic sensing of ascorbic acid with nanostructured wurtzite zinc oxide”的文章（DOI：10.1002/adma.202105697）。

该工作设计并展示了一种经济高效的压电催化传感器，用于检测与生物代谢和医学治疗相关的化学物质L-抗坏血酸（AA）。首先通过水热法制备了ZnO纳米棒和纳米片，使用有限元法（FEM）模拟纳米结构ZnO催化剂中压电势的分布，并表征和比较了它们对AA压电催化的功效。纳米结构ZnO催化剂中诱导的压电极化显著提高了对AA的电催化功效，与未变形的ZnO NRs和NSs相比，催化效率分别提高了4.72倍和0.5倍。制备的AA传感器表现出较宽的实际检测范围和较低的检测限。此外该工作还阐明了应变ZnO纳米结构和AA之间的电荷转移，以揭示相关压电催化过程的机制。

此外，ZnO纳米结构的低温合成可支持低成本的大规模生产，并能够直接集成到可穿戴电催化传感器中，其性能可以通过环境中浪费的机械能来提高，例如人类产生的机械信号。

该研究成果的第一作者是2018级博士研究生刘念祖（获山东省博士研究生海外研修计划资助赴美国普度大学交流学习一年），通讯作者为武文倬教授、丁冬教授和罗细亮教授。

文章链接：High‐Performance Piezo‐Electrocatalytic Sensing of Ascorbic Acid with Nanostructured Wurtzite Zinc Oxide - Liu - - Advanced Materials - Wiley Online Library