DOI:10.1016/j.jiec.2020.09.016

静电纺丝技术被认为是大规模制备一维（1D）纳米材料的一种简单、通用且经济高效的方法。通过静电纺丝技术制备的一维纤维材料具有比表面积大、化学组成和形貌可调、纤维直径大、孔隙率高等优点，因此在催化领域得到了广泛的应用。在这篇综述中，研究者首先简要介绍了静电纺丝技术的工作原理以及影响电纺材料性能的因素。然后，重点介绍了多种一维电纺纤维催化材料在光催化、热催化、电催化等方面的应用，总结并讨论了催化性能与组成、独特的一维结构和形态之间的关系以及相关的催化机理。最后，给出了结论并对今后的工作进行了展望。

图1.静电纺丝装置示意图。

图2.过去6年中，Web of Science数据库中有关静电纺丝技术制备纳米纤维催化材料的研究文献的统计结果（a）以及在光催化、热催化和电催化领域中已发表论文总数的比例（b）。

图3.通过静电纺丝、原位聚合和ALD制备PAN@PANI@ZnO NFs的示意图（a），染料在PAN@PANI@ZnO NFs上的可能光催化降解机理（b）。

图4.BFO的静电纺丝过程示意图和照片（a）平板收集器中的纤维网，（b）初纺网，（c）退火网，（d）滚筒收集器中的纤维垫，（e）初纺垫，（f）退火垫。BFO（g）-（h）垫和（i）-（j）网状纳米结构的FESEM显微照片。

图5.制备TiO2/NiS核壳杂化纳米纤维的图解（a），TiO2纳米纤维的SEM图像（b）和TiO2/NiS纳米纤维的H2产率（c）。介孔碳酸盐掺杂相结TiO2纳米管的光催化制氢机理（d）。

图6.Mo-BFO和Mo-BFO@C PNTs的合成过程示意图（a），Mo-BFO@C PNTs的FESEM图像（b），不同催化剂上析氧速率的对比（c），在Mo-BFO@C-5PNT上进行光催化析氧的循环测试（d）。

图7.碳纳米纤维@TiO2纳米复合材料的SEM图像（a），TC20的瞬态电流响应曲线（b），辐照1小时前后TC20产品的色谱图（c），TiO2/Ni（OH）2复合纳米纤维样品的SEM（d）和TEM（e）图像，以及辐照1小时后，在不同样品上光催化还原CO2的CH4、CH3OH、C2H5OH和CO产率（f）。

图8.同轴静电纺丝工艺示意图（a），PAN/Ag-AgBr@Bi20TiO32电纺垫S4的SEM图（b），（c）原始PAN电纺垫S0和（d）PAN/Ag-AgBr@Bi20TiO32电纺纤维垫S4上大肠杆菌菌落生长的照片。

图9.DSSCs的示意图（TCO：透明导电氧化物，CE：对电极）。

图10.（a）中孔和大孔Pt负载WO3 MBs（B_Pt-WO3 MBs）在600℃下煅烧1h后的SEM图像，（b）B_0.05wt％Pt_WO3 MBs的选择性气体检测性能，（c）在5ppm H2S和365℃的工作温度下M_WO3 MBs（灰色）、B_WO3 MBs（红色）和B_Pt_WO3 MBs（蓝色）的动态电阻变化以及（d）B_Pt_WO3 MBs的H2S传感机制示意图。

图11.（a）ZnO-C纳米纤维H2S传感器的示意图：（a1）传感测试之前的氧吸附表面；（b）H2S吸附以及与表面氧的表面反应；（c）ZnO-C纳米纤维H2S传感器中电子转移的示意图。

图12.具有不同微观结构的催化剂上的传质比较：（a）传统的负载型纳米催化剂； （b）纤维状纳米催化剂。

图13.新鲜（a）和用过的（b）纤维状Ni/Al2O3催化剂的SEM图像，气体流速对纤维状Ni/Al2O3催化剂上反应速率的影响（c），Ni/SiO2-F的HR-TEM图像（d），Ni/SiO2-F和Ni/SiO2-C催化剂的CH4转化率（e）和H2选择性（f）（反应条件：P=1atm；T=700℃；镍量=10wt％；CH4:CO2:Ar=1:1:2；GHSV=48000mL·（h·g·cat）-1）。

图14.在以下材料上的CH4转化率和合成气选择性的比较：Ni/Al2O3（CMPO，其他条件：10vol％CH4+5vol％O2+85vol％Ar，750℃，GHSV：1.82×105 L·kg-1·h-1），NiAl2O4/Al2O3（CMPO，其他条件：10％CH4+5％O2+85％Ar，850℃，GHSV：8×106 L·kg-1·h-1），Ni/CeO2（SMR，其他条件：CH4+H2O+N2、600℃，GHSV：），Ni/SiO2（CDMR，其他条件：25％CH4+25％CO2+50％Ar，GHSV：4.8×104 L·kg-1·h-1），La2NiZrO6（CMPO，其他条件：10％CH4+5％O2+85％Ar，GHSV：6×106 L·kg-1·h-1）。

图15.TF样品的SEM图像（a），Pt/TF样品的TEM图像（b），所产生ΔCO2随P25、TF、Pt/P25和纤维状Pt/TF样品反应时间的变化（c），以及反应物（O2和HCHO）和产物（CO2和H2O）在纤维Pt/TF样品分层多孔通道中的快速扩散。

图16.电化学装置的图示。（a）组成HER和OER的水分解系统；（b）发生甲醇氧化反应的直接甲醇燃料电池。

图17.通过静电纺丝制备Ni3Fe@N-C NT/NFs的示意图（a），在电流密度为10 mA cm-2时所需的超电势（b），通过静电纺丝和随后的热解制备Fe3C-Mo2C/NC HNFs的示意图（c）。由（I）Mo2C，（II）Fe3C-Mo2C/NC-0.11，（III）Fe3C-Mo2C/NC-0.15，（IV）Fe3C-Mo2C/NC-0.23，（V）Fe3C-Mo2C/NC-0.31，（VI）Fe3C和（VII）商用Pt/C（d）组成的改性GCEs在0.5m H2SO4中发生析氢反应的Tafel图。

图18.通过静电纺丝（a）制备Ni/Mo2C（1:2）-NCNFs的示意图，Ni/Mo2C（1:2）-NCNFs在含2 mg cm-2负载的镍泡沫上的H2析出稳定性测试（b），Ni/Mo2C（1:2）-NCNFs在含2 mg cm-2负载的镍泡沫上的O2析出稳定性测试（c）。

图19.常规CNFs上负载的Pt催化剂（左）以及由共静电纺丝和随后的还原法制备的多孔CNFs上负载的Pt催化剂（右）的示意图（a），常规样品B的TEM图像（b），商用Pt/C、Pt/CNF、样品A和B在0.5M H2SO4+2M CH3OH水溶液中于0.5V电压下持续2,000s的计时电流（CA）曲线（c）。

图20.在空气中于550℃下退火30分钟后的Co-PAN纳米纤维的SEM图像（a）；在ACN+1％volH2O中测定0.1M TBAPF6中的电解电压与法拉第效率的关系（b）；提出了在低质子电解质溶液中使用Co3O4纳米纤维电极还原CO2的反应机理（c）；Sn/SnO2多孔中空纳米纤维（PHF）催化剂的制备方案（d）；甲酸在外加电压下4小时的法拉第效率（e）；NiO/PCNF-0.75（以DCDA为造孔剂）在800℃下的氮气中碳化并在300℃的空气中退火（f）的SEM图像；NiO/PCNF-0.75和NiO/CNF（无DCDA）在273和298K下的CO2吸附等温线（e）；甲酸盐在每种电压下2h的法拉第效率（h）。

图21.电纺Pt（0.34）/Zn纤维煅烧后的FE-SEM图像（a）；Pt（0.34）-ZnO的TEM图像（插图对应于电子衍射图）（b）；在N2饱和0.01M PBS（pH=7.5）中连续加入H2O2时Pt（0.34）-ZnO/GCE的i-t曲线，E=-0.70V（插图是在Pt（0.34）-ZnO/GCE上电流与不同浓度H2O2的校准曲线）（c）；合成Mn2O3-Fe2O3/CFs的示意图（d）；Mn2O3-Fe2O3/CFs/GCE（3:1）计时电流i-t曲线的相应校准图（插图：Mn2O3-Fe2O3/CFs/GCE（3:1）上电流的响应时间）（e）；Mn2O3-Fe2O3/CFs/GCE（3:1）检测N2H4的校准图。插图：Mn2O3-Fe2O3/CFs/GCE上电流的响应时间（3:1）（f）。

图22.具有Pt-Ni2P/CNs CE的DSSCs的示意图（a）；五个不同CEs的电化学阻抗谱（EIS）曲线（b）；基于不同CEs的DSSCs的光电流密度-光电压（J-V）曲线（c）；具有花样形态的MoS2/CNFs的SEM图像（d）；使用不同CEs的I/I3-电解质基对称电池的电化学阻抗谱（EIS）奈奎斯特图（e）；使用不同CEs的DSSCs的光电流密度-光电压（J-V）曲线（f）。

图23.通过静电纺丝技术制备电催化剂作为DSSCs的CEs的功率转换效率（PCE）：（Fe-Co）/CNFs（电解质：0.01M LiI，0.001M I2和0.1M LiClO4；扫描速率：50 mV/s），MoS2/CNFs CEs（电解质：LiI:I2:LiClO4=5:1:5；扫描速率：20 mV s-1），Pt-Ni2P/CNFs（电解质：0.05M LiI，0.01M I2，0.05M LiClO4；扫描速率：20 mV/s）催化剂。