柔性PAN/Zr-MOFs纳米纤维薄膜的制备及其压电光催化裂解水产氢（英文）

作者：胡蝶; 敖宇飞; 曾锴; 朱丽叶; 莫洁琼; 刘鑫; 黎小芳; 孙亚; 王春蕾; 王小波; 丁灯^*; 闫俊涛^*; 曾小军^*

来源：陶瓷学报, 2023, 44(05): 885-901.

DOI：10.13957/j.cnki.tcxb.2023.05.005

• 光催化剂
• 压电光催化
• 产氢反应
• Zr-MOFs
• 静电纺丝技术

金属有机框架(MOFs)作为一类晶体多孔材料，近年来在光催化产氢反应(HER)中受到了广泛关注。然而，MOFs光生载流子复合率高，导致HER的效率仍然较低。报道了通过静电纺丝技术制备聚丙烯腈(PAN)纳米纤维表面富集Zr-MOFs纳米颗粒的复合薄膜。通过将具有光催化性能的Zr-MOFs(UiO-66,UiO-66-NH2,UiO-66-SO3H,UiO-66-NH2-SO3H)掺杂到具有压电性能的柔性PAN纳米纤维中，使得复合膜同时展现出压电性和光催化性能。在机械振动和光照协同作用下，PAN/Zr-MOFs复合膜的产氢速率均优于单纯光照条件下的产氢速率。PAN/UiO-66-NH2-SO3H纳米纤维膜表现出最高的产氢速率(2306μmol-1·g-1·h-1)，是单光催化条件下的约4.2倍。机械振动促进HER的机理归因于PAN纳米纤维的压电效应，PAN在机械变形下产生的压电电场可以加速Zr-MOFs中光生电子和空穴的分离。该工作展示了一种通过吸收机械振动的动能和光能共同作用显著提高MOFs复合膜的光催化产氢反应(HER)的策略，为光催化裂解水产氢的提供一个新的协同催化模式。

• 单位
  武汉轻工大学; 景德镇陶瓷大学