福建网络广播电视台7月17日讯：氢能被国际社会誉为最具发展潜力的清洁能源，具有燃烧热值高、绿色无碳等特点，是实现碳达峰、碳中和目标的有效手段之一。光催化分解水产氢技术是将太阳能转化为氢能。然而，传统的光催化剂为纳米尺寸的颗粒分散在水中，光催化效率、分散性、回收及多次循环利用等面临的问题限制了其应用。

近期，福建农林大学材料工程学院袁占辉教授团队在能源领域国际TOP期刊Renewable and Sustainable Energy Reviews（IF：16.799，中科院分区：一区）在线发表了题为“2D lamellar membrane with nanochannels synthesized by bottom-up assembly approach for the superior photocatalytic hydrogen evolution”的研究论文。福建农林大学为本文第一完成单位，福建农林大学材料工程学院博士研究生周为明为第一作者，袁占辉教授为第一通讯作者，陕西科技大学安盟副教授和闽江学院王莉玮教授为共同通讯作者，吉林大学的张厚玉和谢腾峰教授也参与了本项工作。本文是该团队在前期二维层状膜的构建和应用工作取得的成果基础上（ACS Appl. Mater. Inter., 2022, 14, 25, 29099-29110 (IF: 10.383);Sep. Purif. Technol., 2022, 285, 120301(IF: 9.136);J. Clean. Prod., 2021, 294, 126350 (IF: 11.072);Mater. Chem. Frontiers, 2021, 5, 3099-3109 (IF: 8.683)），获得的又一创新性成果。 

本研究提出了自下而上组装法制备用于光催化分解水析氢的二维层状多孔膜的策略。并以氯氧化铋纳米片作为模型光催化剂，通过层层自堆积的方式构建了二维层状多孔膜。所设计制备的氯氧化铋膜具有良好柔韧性、机械强度和半透明性等物理性能，且具有良好的循环稳定性和可重复使用性。更重要的是制备的氯氧化铋膜的光催化析氢性能是传统分散在水溶液中的氯氧化铋纳米颗粒的2.5倍。进一步的理论计算表明，具有合适尺寸纳米通道的氯氧化铋膜可以加速水传输，而且氯氧化铋膜的主要水平通道尺寸非常接近理想水传输纳米通道的尺寸。此外，受限的内部空间减少了纳米通道内水分子氢键的数量，从而提高了界面反应速率和光催化效率。 

图2. 氯氧化铋膜(a)折叠及(b)展开，(c)浸泡在水中或TEOA溶液中0天和6天的数码相片；(d)氯氧化铋膜的应力-应变曲线(插图：氯氧化铋膜吊起20g砝码) 

图2为氯氧化铋膜的照片、溶液中稳定性及机械性能。由图2(a)可知氯氧化铋膜可以很容易地折叠而不断裂，具有良好的柔韧性。如图2(b)所示，氯氧化铋膜具有一定透光性能。为了确定氯氧化铋膜在水溶液中的稳定性，将其浸泡在水或TEOA (10 vol.%)水溶液中，在水或TEOA水溶液中浸泡6天后无松动，稳定性较好（图2(c)）。此外，氯氧化铋膜可以举起20 g的重量（图2(d)），具有良好的机械性能。 

这一设计策略可以推广到其他具有片状结构的纳米光催化剂，使基于具有纳米通道的二维层状膜的光催化剂的通用设计成为可能。

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