近日，研究院崔颜华博士在PVDF基光催化膜高效光-压电协同催化分解水制氢方面的研究取得重要进展，相关工作在《Nano Energy》杂志上发表题为“Fluid-Induced Piezoelectric Field Enhancing Photocatalytic Hydrogen Evolution Reaction on g-C₃N₄/LiNbO₃/PVDF Membrane”的文章(Nano Energy, DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107429)。博士生崔颜华为第一作者，闫研研究员和孟敏佳高级实验师为共同通讯作者。

光催化膜技术以其高效、节能的特点在光催化制氢领域受到广泛关注。然而，光催化HER膜的反应效率与粉末状光催化HER膜相比仍不理想。目前，大多数光催化膜体系的性能仍不能超过相应的催化剂粉末体系。通常，聚合物基底只被认为是催化剂的载体，对光催化产氢没有实质性的促进作用。此外，聚合物膜对催化剂的包裹甚至限制了催化剂颗粒的有效比表面积，一般认为这不利于反应效率。因此构建适当的聚合物膜基质以有效提高光催化反应的效率仍然是一个巨大的挑战。本论文中，我们报道了一种采用冷冻相转化法合成的三维多孔g-C₃N₄/LiNbO₃/PVDF压电光催化膜，用于高效光催化析氢反应(HER)。所制备的g-C₃N₄/LiNbO₃/PVDF压电光催化膜的HER效率达到136.02 μmol h^-1，甚至高于相同质量的光催化剂g-C₃N₄/LiNbO₃粉末样品 (111.8 μmol h^-1)。独特的三维多孔结构和水流驱动产生的压电场共同促进了HER效率的提高。原位红外测试表明多孔g-C₃N₄/LiNbO₃/PVDF压电光催化膜具有较好的亲水性。压电力显微镜(PFM)、原位压电和电化学测试进一步表明了水流驱动诱导三维多孔g-C₃N₄/LiNbO₃/PVDF膜上产生压电场，从而提高了HER效率。

该研究成果得到了国家自然科学基金项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107429