通讯作者：康振辉 刘宇清
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2024.124300
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1、采用共混静电纺丝工艺制备了ZIS/PAN纳米纤维膜。
2、ZIS/PAN膜中的PAN纳米纤维在光催化析氢过程中吸附离子，减少离子的影响。
3、ZIS/PAN纳米纤维膜是自支撑的，无需搅拌，简化了回收和再利用。
图 1 ZIS/PAN纳米纤维膜的制备工艺示意图
图4（d）为不同ZIS/PAN纳米纤维膜的力学性能曲线：纳米颗粒的添加量决定了其在纤维中的分布密度和填充率，从而影响了纤维的力学性能。适当的添加量可以有效增强纤维的强度，但添加量过大可能导致纳米颗粒聚集，分布不均匀，从而降低增强效果。当ZIS浓度超过5%时，材料的力学性能下降。这主要是由于ZIS浓度的增加，ZIS颗粒开始聚集，颗粒尺寸变大。大颗粒在膜拉伸过程中起到应力集中的作用，导致膜的力学性能下降。图4（e）为TG-DTA为热重分析-差热分析图，由TG-DTA曲线可以得到样品的质量和热效应的变化信息。
图5 (a)不同浓度ZIS的ZIS粉末和ZIS/PAN纳米纤维膜在光照6小时下的光催化制氢。(b) 5% ZIS/PAN纳米纤维膜光催化制氢循环稳定性试验。(c) ZIS粉末和5% ZIS/ PAN纳米纤维膜制氢时间曲线。(d) ZIS粉末、5%和10% ZIS/PAN纳米纤维膜在不同波长下光催化析氢速率。（e-f） (e) ZIS粉末和(f) 5% ZIS/PAN纳米纤维膜的紫外可见漫反射光谱和量子效率AQE。（g-i）不同离子和浓度(g) NaCl水溶液；(h) Na2SO4水溶液；(i) CaCl2水溶液下ZIS粉末和5% ZIS/PAN纳米纤维膜的光催化析氢速率
图7 (a) ZIS粉体和ZIS/PAN纳米纤维膜的回收工艺；(b) 5% ZIS/PAN纳米纤维膜悬浮在水中的光学照片；(c) ZIS颗粒和5% ZIS/PAN纳米纤维膜在水中的分散；(d) 5% ZIS/PAN纳米纤维膜的光催化回收工艺：(1)完成反应；（二）收集过程；（三）完成清洗
图9 ZIS/PAN纳米纤维膜在光催化析氢系统中的优势
综上所述，该研究成功地将无机光催化粒子ZIS与聚合物PAN结合，通过静电纺丝共混制备了复合光催化纳米纤维膜。析氢性能测试表明，ZIS/PAN纳米纤维膜具有更强的抗离子干扰能力，其析氢性能优于ZIS颗粒。在一定离子浓度下，膜的析氢性能甚至高于在含TEOA的超纯水中的析氢性能。PAN中腈化物基团的存在有助于提高膜在海水中的析氢效率。此外，5% ZIS/PAN纳米纤维膜在水溶液中的析氢速率可达1836 μmol/g/h，约为ZIS颗粒的3.7倍。此外，纳米纤维膜具有低密度和优异的亲疏水性，使其能够悬浮在水中。这有利于方便的回收和再利用，同时也展示了出色的机械性能和增强稳定性。该研究为半导体材料在海水光催化制氢领域的实际应用提供了新的视角。
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翻译与资料整理：肖梅
编辑：环境与能源功能材料
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