DOI:10.1016/j.ceramint.2020.11.017

能够有效利用水流机械能的压电光催化材料已成为水污染物处理领域的研究重点之一。在此，通过同轴静电纺丝法一步制备了独特的刺状BaTiO3-TiO2复合纳米纤维。当壳核溶液的前进速度比为2:1时，表面TiO2纳米棒与核BaTiO3纳米纤维呈一定角度。TiO2纳米棒与纳米纤维紧密结合，纤维表面的刺状突起对水流很敏感。BaTiO3-TiO2复合纳米纤维具有出色的光催化性能和可循环使用性，其带隙值为3.12eV。在微水流的振动作用下，BaTiO3-TiO2复合纳米纤维的光催化降解率为99.8％，而在无振动时，其降解率仅为56.1％。清除剂研究结果表明，超氧自由基和羟基自由基是提高样品光降解活性的主要因素。五个循环后，降解率仍达到98.6％。所制备的刺状BaTiO3-TiO2复合纳米纤维可有效利用微小的水振动能量，在水处理领域具有广阔的应用前景。最重要的是，合成独特刺状结构的方法具有通用性。

图1.同轴静电纺丝制备的刺状BaTiO3-TiO2复合纳米纤维的SEM图像，壳和核溶液的前进速度比不同（a）1:1（BaTiO3-TiO2-1），（b）1.3:1（BaTiO3-TiO2-1.3）和（c）2:1（BaTiO3-TiO2-2）（右上角的插图分别是相应的直径分布图）

图2.（a）BaTiO3-TiO2-2复合纤维的EDX元素映射，（b）Ti元素，（c）Ba元素，（d）O元素，（e）C元素和（f）元素分析。

图3.（a）BaTiO3/TiO2-2复合纤维的TEM图像，（b）HRTEM图像。

图4.同轴静电纺丝制备的刺状BaTiO3-TiO2复合纤维的机理图。

图5.（a）样品的光吸收曲线（插图为相应的Tauc曲线），（b）样品的光致发光结果。

图6.（a）BaTiO3-TiO2-2复合纳米纤维在微水流振动和无振动下对RhB的吸附和光催化降解曲线（图显示了在微水流振动下降解过程中污染物的颜色变化），（b）相应的反应速率动力学曲线，（c）清除剂研究结果，（d）BaTiO3-TiO2-2复合纳米纤维在微水流振动下的循环稳定性。

图7.微水流振动下具有刺状结构的复合纳米纤维的受力状态比较（插图i为BaTiO3-TiO2复合纳米纤维中电子-空穴对的分离和转移）。