光燃料电池（PFC）是一种将光能和化学能转换为电能的装置，通过可见光激发产生的空穴可以同时实现海水有机污染物的降解和发电。实现污染物高效能量转换的关键在于构建具有相互连通取向微纳米通道的光电极结构。然而，目前仍然存在难以一致性规模化构筑、污染物捕集和光吸收效率低等问题。
近日，中国科学院苏州纳米所张永毅研究员、李清文研究员，河南理工大学杨政鹏教授通过直接书写3D打印技术可控构建了一种新型多孔微格结构光电极。3D打印的电极结构中，扭曲的光活性石墨烯纳米片相互搭接形成了高度互连的取向通道以及丰富的多级开放孔，促进了高效的光吸收，同时为海水污染物的快速扩散与捕获提供了畅通无阻的通道。得益于3D打印光电极结构的独特特点，组装的集成自漂浮PFC在太阳光照下对海水污染物展现出优异的光电转换能力和循环稳定性，最大功率密度可达到0.09 mW cm-2。这项工作为构建高性能PFC光电极结构提供了新策略。
相关成果以3D-printed graphene-anatase TiO2 photoanode with well-interconnected hierarchical channels for integrated self-floating photofuel cell powered by seawater pollutants为题发表在国际期刊Applied Catalysis B: Environmental上。该研究获得国家自然科学基金等项目的资助。河南理工大学杨政鹏、杨新银和朱蒙为论文共同第一作者，中国科学院苏州纳米所张永毅研究员和李清文研究员为论文通讯作者。
