由于氫的高能量密度、可儲存性和可運輸性，其是傳統(tǒng)化石能源最有希望的替代者。在各種可持續(xù)制氫的各種策略中，壓電催化已經(jīng)成為一種有前途的、低成本和直接的方法。這個過程涉及到壓電效應和電化學反應之間的有效耦合作用，使機械能轉(zhuǎn)化為化學能。盡管在這一領域已經(jīng)取得了重大進展，但是仍然存在一些挑戰(zhàn)，如低活性的催化位點、低效的載流子分離和傳輸，以及較高的產(chǎn)H₂反應能壘。因此，開發(fā)高效的壓電催化劑和提高壓電催化性能的策略對壓電催化技術的實際應用至關重要。

理論上，層狀Ti₃C₂可以作為Bi₂WO₆納米片結構的載體，其中Ti₃C₂的功函數(shù)和壓電性能可以通過表面端基進行調(diào)節(jié)，使其與Bi₂WO₆形成肖特基結，從而提高催化性能。基于此，新疆大學賈殿贈和郝愛澤等構建了一系列MXene (Ti₃C₂T_x)/Bi₂WO₆肖特基結壓電催化劑，并對其壓電催化產(chǎn)氫活性進行了研究。得益于肖特基結、助催化劑和極化壓電場的協(xié)同作用，優(yōu)化后的Ti₃C₂T_x/Bi₂WO₆催化劑能夠顯著提高電荷轉(zhuǎn)移和載流子分離效率，促進定向電荷轉(zhuǎn)移通道的形成，并誘導更多的活性位。

因此，最優(yōu)的TCBW-5壓電催化析氫速率為764.4 μmol g^?1 h^?1，分別比純Ti₃C₂T_x和Bi₂WO₆提高了近8倍和2倍。此外，TCBW-5在第四個循環(huán)反應后H₂析出量略有下降，反應后材料的形貌和結構幾乎未發(fā)生變化，表現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性。

結合實驗和理論結算，研究人員提出了Ti₃C₂T_x/Bi₂WO₆肖特基結上的壓電催化析氫機制：當Bi₂WO₆和Ti₃C₂T_x接觸時，基于功函數(shù)的差異，電子從Bi₂WO₆向Ti₃C₂T_x遷移，在Ti₃C₂T_x/Bi₂WO₆界面形成肖特基勢壘；當催化劑系統(tǒng)受到超聲振動時，空化泡的潰滅和脈動可以產(chǎn)生瞬時高應變，為Ti₃C₂T_x/Bi₂WO₆的氧化還原反應提供強大的驅(qū)動力。同時，Bi₂WO₆價帶中的自由電子被激發(fā)到導帶；由于Ti₃C₂T_x良好的電學性質(zhì)，壓電產(chǎn)生的電子更傾向于從Bi₂WO₆轉(zhuǎn)移到Ti₃C₂T_x表面。

由于壓電效應，超聲振動引起的極化電荷不斷增加，導致能帶傾斜，促進了電子-空穴對在Bi₂WO₆中相反方向的遷移，從而在Ti₃C₂T_x/Bi₂WO₆體系中建立了壓電場，產(chǎn)生了較高的壓電勢(這種壓電勢伴隨著負極化電荷向正極化電荷的排列)。相應的束縛電荷被吸引到材料表面的過剩極化電荷區(qū)，電子在Ti₃C₂T_x上的積累，加上過量的負極化電荷，可以進一步還原H⁺生成H₂，從而提高壓電催化析氫活性。