华体会体育（中国）HTH·官方网站纺织科学与工程学院（国际丝绸学院）博士生导师钟齐教授在国际材料领域著名期刊Advanced Functional Materials（影响因子19.9，中国科学院一区Top）上发表了题为“Enhanced Hydrogen Evolution in Porous and Hybrid g-C3N4/Pt-PVDF Electrospun Membranes via Piezoelectricity from Water Flow Energy”的研究性论文。钟齐教授为论文的通讯作者，硕士研究生陈梦梦为论文的第一作者，西北工业大学王维佳副教授为共同通讯作者，我校为第一完成单位。该研究获得了国家自然科学基金（项目批准号：52173087）的资助。
光解水产氢作为一种能够提供清洁能源的途径，越来越受到重视。与TiO2等光催化剂相比，负载Pt的石墨相氮化碳（g-C3N4/Pt）纳米片具有更合适的能带结构，更高的热稳定性和化学稳定性，因此更适用于光解水产氢。但是g-C3N4/Pt纳米片易团聚，导致其比表面积小和光生载流子传输困难。在前期研究中，团队针对比表面积减小的问题，利用水凝胶和纳米凝胶的亲水/储水特性，不仅解决了g-C3N4/Pt纳米片的团聚和水分供给问题，实现了无水环境下的光解水产氢；而且借助于水凝胶和纳米凝胶对入射光的多重散射能力，实现了光解水产氢效率的提升。相关研究成果已发表于Journal of Materials Chemistry A（2020, 8, 23812-23819）和Green Chemistry（2021, 23, 8969-8978）。
在此基础上，团队针对光生载流子传输困难的问题，受海草随水流摇摆的启发，通过静电纺丝技术，以压电材料聚偏二氟乙烯（PVDF）和聚环氧乙烷（PEO）为基材，负载g-C3N4/Pt纳米片，制备静电纺丝复合膜。与常规的将g-C3N4/Pt纳米片沉积于PVDF薄膜表面的策略相比，嵌入PVDF纤维内部的C3N4/Pt可与PVDF形成氢键作用，提升PVDF的b相含量和压电性能。在水流驱动下，PVDF由于形变产生的压电效应，可延缓光生载流子的复合，提高g-C3N4/Pt的光催化性能。
同时，通过PEO组分的共纺和浸除，构建的多孔纤维结构，不仅能够增加g-C3N4/Pt纳米片的活性反应位点，促进光催化产氢；而且可为氢气扩散提供有效通道，提升传输速率。
与传统g-C3N4/Pt-纳米片（5220μmol h-1g-1）相比，当PVDF与PEO质量比为4:1时，g-C3N4/Pt-PVDF多孔静电纺丝复合膜的光解水产氢速率达到9278μmol h-1g-1，产氢速率提升近一倍。因此，本研究制备获得的g-C3N4/Pt-PVDF多孔静电纺丝复合膜可在天然水环境（例如海洋或湖泊）中，借助水流的自然能量提升光解水产氢效率。
通讯作者简介
钟齐，理学博士，教授，博士生导师。博士毕业于德国慕尼黑工业大学，德国国家电子同步辐射实验室（DESY）访问学者。科技部纺织与日用化学国际科技合作基地副主任，绿色低碳染整技术浙江省工程研究中心副主任，浙江省高校领军人才培养计划“高层次拔尖人才”。主要从事响应性水凝胶和微凝胶的形貌结构与转变行为，及基于响应性聚合物的智能纺织品和柔性可穿戴设备的结构和功能设计与产业化研究。主持国家自然科学基金项目3项，省部级项目5项和企业委托横向项目6项。以第一或通讯作者在Adv. Funct. Mater., J. Mater. Chem. A, Small Sci., Green Chemistry, ACS Appl. Mater. Inter., Adv. Opti. Mater., Macromolecules等高分子和材料领域期刊发表论文40余篇，授权发明专利8项，已转化2项，以第一完成人获中国纺织工业联合会科技进步二等奖1项。
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202402477
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