中国地质大学(北京)《JMCA》:利用PVDF-HFP/石墨烯薄膜的夹层结构提高压电催化性能

本文开发了一种合成PVDF-HFP@rGO夹层多孔薄膜的新方法。与PVDF-HFP/rGO复合薄膜和纯PVDF-HFP薄膜相比,制备的夹层薄膜表现出优异的MB压电催化性能。综上所述,压电催化性能在很大程度上取决于rGO的电荷态与PVDF-HFP提供的压电势之间的协同作用。夹层结构可实现轻松的电荷交换和高压电场供应。

成果简介

压电催化可以用来收集环境中广泛存在的和可再生的机械振动,将机械能转化为化学能,这在各种重要的应用中得到了应用,通常,聚偏氟乙烯(PVDF)/石墨烯复合压电催化剂因其可回收性、灵活性和易于制备而被使用。然而,其压电催化性能差,主要是由于PVDF基体中包裹的石墨烯阻止了生成的电荷完全进入污染物,这仍然是一个挑战。

本文,中国地质大学(北京)张以河教授课题组在《J. Mater. Chem. A》期刊发表名为“Piezocatalytic performance enhancement using the sandwich structure of a PVDF-HFP/graphene film”的论文,研究提出利用相转换和 “自组装策略 “制备了一种名为PVDF-六氟丙烯@还原氧化石墨烯(PVDF-HFP@rGO)的夹层薄膜,以PVDF-HFP为夹层,rGO为外层,充分暴露出rGO。在600rpm的磁力搅拌下,PVDF-HFP@rGO对亚甲基蓝的降解效率在60分钟内达到98%,高于传统复合膜(约75%)和纯PVDF-HFP膜(约8.0%)。通过在不同条件下的对比实验,如改变rGO的带状结构、改变PVDF-HFP的层间厚度和使用不同的层结构,分别验证了rGO的电荷供应、PVDF-HFP的压电场提供以及夹层结构的优势。因此,夹层结构增强的压电催化性能为高性能PVDF/石墨烯复合压电催化剂的结构设计提供了新的思路。

图文导读

中国地质大学(北京)《JMCA》:利用PVDF-HFP/石墨烯薄膜的夹层结构提高压电催化性能

图1、GO和rGO的特征

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图2、PVDF-HFP@rGO的合成示意图

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图4、PVDF-HFP@rGO的水污染物降解

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图5、ROS产生的压电催化活性

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图6、磁力搅拌作用下PVDF-HFP@rGO夹层多孔膜MB分解机理示意图.

小结

本文开发了一种合成PVDF-HFP@rGO夹层多孔薄膜的新方法。与PVDF-HFP/rGO复合薄膜和纯PVDF-HFP薄膜相比,制备的夹层薄膜表现出优异的MB压电催化性能。综上所述,压电催化性能在很大程度上取决于rGO的电荷态与PVDF-HFP提供的压电势之间的协同作用。夹层结构可实现轻松的电荷交换和高压电场供应。本工作对多层压电催化剂的设计具有重要意义,突出了PVDF-HFP多孔压电薄膜在弱力压电催化中的应用前景。

文献:https://doi.org/10.1039/D2TA08651D

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