具有高毒性以及难降解性的有机污染物在水体中不断累积，对自然环境和人类健康具有严重的危害。压电催化能够利用自然界的机械能对污染物进行降解，具有很好的发展前景。压电催化可以和其它高级氧化技术进行耦合，从而进一步提升污染物的降解效率。压电自芬顿系统（PESF）耦合了压电与芬顿技术，通过活化原位生成的H₂O₂产生大量的羟基自由基（∙OH），在环境污染治理中具有很好的应用前景。但由于同时实现氧还原反应（ORR）和水氧化反应（WOR）生成H₂O₂具有挑战性，导致双氧水的产量仍不能满足需求，这一弊端严重地限制着其实际应用。在众多压电催化剂中，层状铋基材料（BBC）由于层间元素的可调控性、 Bi³⁺和O^2-成键方式（成键数、键长等）的多样性等，在产H₂O₂方面表现出很大的潜力。然而，极化电场强度较弱，活性位点不足和电荷分离效率不高等缺点在很大程度上限制了BBC的催化效率。

近日，河海大学敖燕辉教授以传统的层状铋系材料BiOCl为基础，通过一种简单的水热法合成了具有 [Bi₃O_4.25]中间层的压电材料（Bi₁₂O₁₇Cl₂），分析了[Bi₃O_4.25]层的引入与性能的关系，揭示了[Bi₃O_4.25]对材料极化特性、活性位点以及氧化还原能力的影响机制。

Bi₁₂O₁₇Cl₂具有独特的结构。首先，对材料中Bi³⁺和O^2-的成键方式以及键长进行了细致分析，表明相较于传统铋基材料具有明显的各相异性。其次，DFT理论计算表明[Bi₃O_4.25]的存在使得价带的组成从原来的Cl 3p轨道转化为O 2p轨道，在抵抗氧化失活的同时能够充分利用压电产生的空穴。最后。理论计算也证明了[Bi₃O_4.25]为O₂和H₂O的吸附提供了充足稳定的吸附与活化位点。

压电响应力显微镜（PFM），电化学表征等结果证明了所合成的Bi₁₂O₁₇Cl₂在外界机械力的作用下能够诱导更强的极化电场，促进载流子的迁移，同时Bi₁₂O₁₇Cl₂也具有同步实现2e^- ORR和2e^- WOR产H₂O₂的带隙条件。

基于上述优点，在电子和空穴的互相促进下，通过2e^- ORR和2e^- WOR双通道同时压电催化生成H₂O₂，实现了超高的H₂O₂产率 (7.76 mM h^-1 g^-1)。并且在此基出上成功地构建了Bi₁₂O₁₇Cl₂-PESF。在Fe²⁺的活化下，对ACE的降解速率达到了0.023 min^-1，可以持续产生H₂O₂并原位活化产生羟基自由基（·OH），有效地避免外加H₂O₂存在成本高等缺点。该体系的成功构建为层状材料的结构调控提供了有价值的理论和实验基础，同时也将促进压电催化技术在水污染治理领域的发展。