半导体光催化剂取得重要进展：多孔石墨烯基纳米纤维复合薄膜

半导体光催化剂在学术界和工业界获得了广泛关注。半导体光催化剂的光谱吸收范围和电子传输是影响光催化活性的两大关键因素。为了探索催化材料对光催化性能的影响，湖南大学物理与微电子科学学院鲁兵安副教授的研究团队采用了一种简单、低成本的静电纺丝方法大规模制备出多孔的WO₃/石墨烯纳米纤维复合薄膜材料，所制备的复合薄膜具有光谱吸收范围广、优良的电子传输性能使得其具有优异的降解活性。相关论文发表在Advanced Science。

新型薄膜降解有机物的原理示意图

构建复合材料体系是提高光催化剂效率的有效方法之一。该团队制备的复合薄膜材料以WO₃纳米纤维作为骨架、石墨烯“裸露”与固定在骨架之间。这种多孔框架结构强化了石墨烯与有机芳香分子的π-π共轭堆积效应；同时多孔薄膜材料可以增加可见光反射作用，进一步改善可见光的利用率，增强了有机分子的降解速率；石墨烯与半导体材料的复合更有利于光生电荷的转移与分离，有助于提高催化剂的光催化活性和稳定性。实验结果表明，由石墨烯与半导体催化剂构建的复合材料体系显著的提高了光催化活性和效率。同时由于该催化体系采用薄膜结构，便于催化剂的回收与再循环利用，为研发新型的高活性可见光催化剂提供了新思路，有望推动可见光催化剂的发展。

相关工作得到了国家自然科学基金，教育部博士点基金，国家留学基金，湖南大学交叉学科基金的资助。