第一作者：庄华强副教授
通讯作者：刘晓彬博士，潘晓阳教授
通讯单位：泉州师范学院
论文DOI：10.1016/j.renene.2025.122379
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背景介绍
氢能因其高能量密度、无毒性以及无二次污染等优势，被视作一种可持续绿色的能源，一直是热门的研究话题。超声催化属于一种出色、低成本且直接的方法，涉及压电效应与氧化还原反应，能够把机械能转化为化学能。虽然，众多研究学者在超声催化领域投入了大量精力，但依旧面临一些挑战，例如电荷载流子分离与转移效率较低、活性位点数不理想以及制氢的吉布斯自由能不尽人意等问题。所以说，探寻高效的超声催化剂以及利用新的制备策略来提升催化活性，进而拓展超声催化技术的实际应用是十分必要的。因此，本研究基于超声催化的压电极化场特点，通过在合成过程中引入CNTs精心设计了一种含氧空位的蓝色TiO2。这种蓝色TiO2在超声振动下具有制氢和制H2O2的多功能特性。
研究亮点
(1) 在制备过程中，引入碳纳米管，巧妙地设计出具有氧空位的蓝色TiO2，并通过不同含量的碳纳米管，调控氧空位的量，从而达到增强极化场的目的。
(2) 这种CNTs-TiO2复合材料在超声振动的激发下，呈现出卓越的制氢性能，产氢速率高达6 mmol g-1h-1，远超大多数超声制氢材料。
图文解析
图2. 5%CNT-TiO2样品的TEM和HRTEM图。
总结与展望
本文通过在合成过程中引入碳纳米管（CNTs）巧妙地构思和设计出了一种具有氧空位的蓝色TiO2，该CNT-TiO2复合材料在超声催化性能方面表现出优异的制氢活性，这证明了CNTs和氧空位的重要作用。该材料在不同牺牲剂辅助下，进行超声催化分解水性能测试，表明甲醇（CH3OH）作为牺牲剂更适合于超声催化制氢。此外，%CNT-TiO2复合材料表现出最高的超声催化活性，主要归因于CNTs的引入，它能够诱导TiO2中氧空位的形成并促进电荷载流子的分离和转移。其中，电子自旋共振（ESR）测量清楚地表明，CNT-TiO2样品中的氧空位浓度远大于TiO2中的浓度。另外，在超声振动的激发下蓝色TiO2还表现出产生·OH（羟基自由基）和H2O2（过氧化氢）的多功能特性。本工作为设计出高效的超声催化制氢材料开辟了另一条途径。
作者介绍
信息来源：邃瞳科学云
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