摘要：表面和界面是绝大多数材料功能的起源。常见的非均相催化过程都发生在催化体系的相界面上，包括气-固界面、气-液-固界面，甚至复杂的油-水-气-固界面。因此，催化剂的表面和界面性质直接决定了催化性能，包括改变反应路径或降低反应活化能。从微观/介观/宏观尺度对催化剂进

内蒙古工业大学岳贵初博士&北航赵勇教授：电纺纤维非均相催化剂的表面与界面工程

表面和界面是绝大多数材料功能的起源。常见的非均相催化过程都发生在催化体系的相界面上，包括气-固界面、气-液-固界面，甚至复杂的油-水-气-固界面。因此，催化剂的表面和界面性质直接决定了催化性能，包括改变反应路径或降低反应活化能。从微观/介观/宏观尺度对催化剂进行表面和界面工程设计，可以是实现对催化剂活性、选择性和稳定性的提升。1D非均相催化剂具有较大的长径比和典型的远距离电子传输特性，赋予其独特的催化性能优势。在众多1D纳米材料制备方法中，静电纺丝为1D非均相催化剂的结构设计和性能调控提供了跨尺度的灵活性。

近日，内蒙古工业大学岳贵初博士和北京航空航天大学赵勇教授等聚焦1D非均相催化剂的表面/界面工程研究热点进行综述。作者以不同尺度的表面/界面调控策略为依据系统总结了基于电纺纤维的1D非均相催化剂表面/界面工程研究进展，包括微观尺度下引入空位、掺杂等缺陷结构、介观尺度下构筑异质结及宏观尺度下调控浸润性等的典型研究案例。基于上述表面/界面策略，基于电纺纤维的1D非均相催化剂在有机小分子加氢、OER、CO2RR、NO3-RR、污染物降解等催化反应中有广泛应用。

图1 基于电纺纤维的1D非均相催化剂表面和界面工程总结与展望。

在总结进展的同时，作者还提出领域面临的挑战：

（1）在电纺过程研究中关注流体鞭动不稳定性导致的纤维成型失败、环境温湿度波动导致的纤维批次间差异；在纤维改性方面关注提高纤维比表面积和纤维膜整体力学性能；在电纺实际应用过程关注无针电纺、气流辅助等提高纤维生产效率以及大溶剂用量导致的环境污染和健康威胁。

（2）在催化剂表面/界面工程中，应该聚焦“精准催化”方向，一方面关注纤维催化剂的理性设计和制备，如精确控制缺陷种类和分布、亲疏水图案化在催化中的应用等。另一方面，结合绿色化学理念，关注通过不同表面/界面策略的组合使用促进多步反应“一锅法”次序进行（即串联催化）。

相关研究内容以“Surface and Interface Engineering of Electrospun Nanofibers for Heterogeneous Catalysts”为题发表在《Small Methods》，内蒙古工业大学岳贵初博士为论文的第一作者兼通讯作者，北京航空航天大学赵勇教授为论文通讯作者。

人物简介：

岳贵初，内蒙古工业大学化工学院讲师。2024年1月毕业于北京航空航天大学，获材料物理与化学工学博士学位，导师为赵勇教授。主要从事一维纳米材料的界面功能化设计及应用相关研究。参与发表SCI论文30篇，总引用1000次。

赵勇，北京航空航天大学教授、博导。获国家优秀青年基金和万人计划青年拨尖人才支持。主要从事仿生多尺度结构纳米纤维功能材料相关研究。在Nature; Nat. Commun.; PNAS; JACS; Angew. Chem.; Adv. Mater.; Matter等期刊发表SCI论文160余篇，引用12700余次，H因子56。爱思唯尔“中国高被引学者”。

来源：蛙蛙科学咖