Angew. Chem.：压电催化产氢——内建电场突破导带位置之局限

氢能被视为未来的理想清洁能源。光催化和电催化是目前国际上研究产氢的热点。但各自存在一些不足。比如光催化分解水制氢气对可见光范围的光利用率低，对黑暗条件无响应等。电催化分解水制氢气则需要消耗电能，以及优异的电催化材料通常含有贵金属，而贵金属材料比较昂贵。

最近，浙江师范大学地环学院的武峥副教授、物电学院的贾艳敏教授以及香港理工大学的黄海涛教授团队通过压电催化效应，利用机械振动驱动水分解制备清洁可再生氢能。目前国际上很少有关于收集震动能来分解水制氢的研究报道。压电催化的优点是可以收集海洋中和现代建筑物中广泛存在的振动能，例如人工和自然产生的海洋噪声的频段范围可以从低频（10至500 Hz）到高频（> 25 kHz）。该研究工作创新性地利用铁酸铋压电材料，在1 h的机械振动（45 kHz，100W）激励下，每克催化剂分解水的产氢量为124.1微摩尔。该研究工作对于推动利用自然界和人造震动能来分解水制备清洁可再生氢能具有重要意义 。

由于纯铁酸铋材料的导带底比氢电位H⁺/H₂（0 V）更正，不足以靠光催化来实现分解水产氢。而由机械振动引起的压电效应产生的内建电场则可以倾斜铁酸铋材料的能带，进而使得其导带边缘高于能够产氢的H⁺/H₂电位，从而实现产氢。内建电场的大小可以通过选择合适的压电材料或者改变材料的几何形状来调节。

相关工作发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上，文章的第一作者是香港理工大学的博士研究生尤慧琳。

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Harvesting the Vibration Energy of BiFeO₃  Nanosheets for Hydrogen Evolution

Huilin You, Zheng Wu, Luohong Zhang, Yiran Ying, Yan Liu, Linfeng Fei, Xinxin Chen, Yanmin Jia, Yaojin Wang, Feifei Wang, Sheng Ju, Jinli Qiao, Chi-Hang Lam, Haitao Huang

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201906181

导师介绍

武峥

https://www.x-mol.com/university/faculty/67662

黄海涛

https://www.x-mol.com/university/faculty/67661

贾艳敏

https://www.x-mol.com/groups/Jia_yanmin

（本稿件来自Wiley）