直接利用太陽能生產H₂，并形成規模化、工業化和模塊化的系統對于光催化HER的發展和應用至關重要。光催化析氫反應(HER)膜是完成這一任務的最具競爭力的候選膜之一，雖然其有利于工業應用和方便回收，但與粉末狀納米顆粒對應物相比，光催化HER膜的反應效率相對較低。

基于此，蘇州大學孟敏佳和閆研、江蘇海洋大學許瑞波等基于壓電材料的特性，通過冷凍相轉化策略制備了一種三維(3D)多孔gC₃N₄/LiNbO₃/PVDF膜，該膜具有增強的流體誘導壓電場，可用于光催化析氫反應(HER)。

獨特的3D多孔膜結構和流體誘導的壓電電位協同提高了白光照射下的HER效率。此外，由于gC₃N₄顆粒的親水性，在PVDF基質中添加親水性gC₃N₄和gC₃N₄/LiNbO₃異質結有利于水通過具有高持水能力的膜通道傳輸。

所制備的gC₃N₄/LiNbO₃/PVDF壓電光催化膜(尺寸為19.6875 cm 2)的產氫速率為136.02 μmol h^-1，甚至高于具有相同質量的gC₃N₄/LiNbO₃催化劑顆粒(111.8 μmol h^-1)。

光譜表征和電化學測試表明，多孔gC₃N₄/LiNbO₃/PVDF壓電膜通過機械擾動產生壓電勢，更多的光生電子和空穴向界面的反方向遷移，參與光催化析氫反應，促進光生電子-空穴的分離，有效增強HER活性。該項工作為制備具有壓電效應的高性能光催化HER膜提供了策略，并且證明了3D多孔壓電敏感基板在膜光催化系統中的巨大應用前景。

Fluid-Induced Piezoelectric Field Enhancing Photocatalytic Hydrogen Evolution Reaction on g-C₃N₄/LiNbO₃/PVDF Membrane. Nano Energy, 2022. DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107429