直接利用太陽(yáng)能生產(chǎn)H₂，并形成規(guī)模化、工業(yè)化和模塊化的系統(tǒng)對(duì)于光催化HER的發(fā)展和應(yīng)用至關(guān)重要。光催化析氫反應(yīng)(HER)膜是完成這一任務(wù)的最具競(jìng)爭(zhēng)力的候選膜之一，雖然其有利于工業(yè)應(yīng)用和方便回收，但與粉末狀納米顆粒對(duì)應(yīng)物相比，光催化HER膜的反應(yīng)效率相對(duì)較低。

基于此，蘇州大學(xué)孟敏佳和閆研、江蘇海洋大學(xué)許瑞波等基于壓電材料的特性，通過(guò)冷凍相轉(zhuǎn)化策略制備了一種三維(3D)多孔gC₃N₄/LiNbO₃/PVDF膜，該膜具有增強(qiáng)的流體誘導(dǎo)壓電場(chǎng)，可用于光催化析氫反應(yīng)(HER)。

獨(dú)特的3D多孔膜結(jié)構(gòu)和流體誘導(dǎo)的壓電電位協(xié)同提高了白光照射下的HER效率。此外，由于gC₃N₄顆粒的親水性，在PVDF基質(zhì)中添加親水性gC₃N₄和gC₃N₄/LiNbO₃異質(zhì)結(jié)有利于水通過(guò)具有高持水能力的膜通道傳輸。

所制備的gC₃N₄/LiNbO₃/PVDF壓電光催化膜(尺寸為19.6875 cm 2)的產(chǎn)氫速率為136.02 μmol h^-1，甚至高于具有相同質(zhì)量的gC₃N₄/LiNbO₃催化劑顆粒(111.8 μmol h^-1)。

光譜表征和電化學(xué)測(cè)試表明，多孔gC₃N₄/LiNbO₃/PVDF壓電膜通過(guò)機(jī)械擾動(dòng)產(chǎn)生壓電勢(shì)，更多的光生電子和空穴向界面的反方向遷移，參與光催化析氫反應(yīng)，促進(jìn)光生電子-空穴的分離，有效增強(qiáng)HER活性。該項(xiàng)工作為制備具有壓電效應(yīng)的高性能光催化HER膜提供了策略，并且證明了3D多孔壓電敏感基板在膜光催化系統(tǒng)中的巨大應(yīng)用前景。

Fluid-Induced Piezoelectric Field Enhancing Photocatalytic Hydrogen Evolution Reaction on g-C₃N₄/LiNbO₃/PVDF Membrane. Nano Energy, 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107429