南工大实现太阳光驱动光催化内建电场重构

南京工业大学教授卢春华、寇家辉和东南大学教授赵元金共同制备了多功能光催化复合纤维，首次实现了阳光驱动的内置电场重构，有效提高了光催化性能。几天前，该研究结果作为封面文章发表在《先进材料》杂志上，标题为“构建响应红外光的光电驱动器以提高光催化制氢”。

光催化反应是在阳光下完成的化学反应。如果能在太阳光下实现内置电场重建，那么内置电场重建增强光催化的研究策略将有效促进光催化技术的实际应用和发展。

据论文第一作者、南京工业大学材料科学与工程学院博士生戴宝英介绍，该研究组创新性地设计并构建了热释电-光热-光催化复合微纤维聚偏氟乙烯-HFP/碳纳米管/硫化镉-铂体系，实现了太阳光驱动的内建电场的重建，并通过光催化分解水显著提高了5倍以上的产氢效率，相应的平均表观量子效率约为16.9%。

为了充分发挥光热和热释电材料的性能，该团队将光催化反应定位在构建的复合纤维的表面界面，形成集热型光催化微反应器。为了获得最佳的光催化性能，他们讨论了热释电基质、光热材料含量与热释电电位输出和光催化性能之间的关系，并探讨了复合螺旋纤维的光催化稳定性。

研究表明，利用太阳光驱动的内置电场重构可以显著提高光催化性能。此外，该团队还通过变温荧光和变温光电化学表征，探索了热释电内置电场对光生载流子分离、传输和寿命的影响，为今后研究利用太阳光驱动的内置电场重建以提高光催化性能提供了理论依据和指导。

据了解，该研究成果可用于未来分解水制备清洁可再生能源氢气，减少温室气体二氧化碳，固定氮氧化物，降解生产和生活中形成的有毒有害物质(如工业有机染料、医用抗生素、家居装修产生的甲醛等)。)来缓解日益严重的环境和能源问题。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/adma.201906361