来自藤蔓植物的创新灵感

　　“自然界中，藤蔓植物可以通过自身螺旋结构的伸缩变形，来抵御风吹而不受损伤。受此启发，我们设计了压电-光催化复合螺旋结构。这种螺旋结构像弹簧一样，只是弹簧换成了压电材料和催化剂的复合材料，从而实现了内建电场的自修复，并可持续提升材料的光催化性能。”南京工业大学代宝莹博士介绍说。

　　南京工业大学陆春华教授、寇佳慧副教授团队同东南大学赵远锦教授团队合作完成的这一研究成果，日前发表在《先进功能材料》期刊上。

　　如今，环境污染和能源危机的加剧使光催化材料技术备受瞩目，目前光催化技术大规模应用存在的主要问题在于其较低的光催化效率，其中光生载流子分离效率是决定光催化剂活性的关键因素之一。

　　为了提升光催化剂活性，研究者开发了很多的改性方法，其中构筑内建电场被视为提高光催化活性最有效的方法。然而，静态的内建电场很容易被内部和外部电荷所屏蔽，削弱其对光催化性能的增强作用。

　　“自然界中生物具有的自愈系统可以帮助其抵御外界的损伤或攻击，如果赋予光催化剂内建电场较强的自修复能力，那么光催化剂的活性及耐久性将得到显著提高。”代宝莹博士介绍说，藤蔓植物可通过自身螺旋结构的伸缩变形抵御风吹而不受损伤，那么如果将压电材料设计为螺旋结构，将有利于其在风、水流等自然流体介质作用下发生变形产生压电势，从而提供能量，驱动自修复内建电场，自修复内建电场则可以有效避免内部和外部电荷的屏蔽。

　　“上面说到的光生载流子分离效率，是指光生电子-空穴对分离的百分比。举个例子，比如光激发后产生100个电子-空穴对，有30个得到了有效分离并参与光催化反应，其他的都复合或以其他形式把能量释放掉了，载流子的分离效率就是30%。”代宝莹说，“我们的工作就是在催化剂复合体系里面引入压电势，驱动电子和空穴的有效分离。”

　　基于此，南京工业大学陆春华教授、寇佳慧副教授团队同东南大学赵远锦教授团队合作，设计并构筑压电-光催化复合螺旋结构，实现了内建电场的自修复，并持持续提升其光催化性能。

　　该研究成果未来可以用于降解水体里的有机污染物，如染料所致的污染;也可以用来降解家居装修过程中产生的有机有害气体，如甲醛等。另外，该成果也可以用来分解水产生氢气，作为氢能的来源。