可调控多功能钴铁氧体-聚合物复合薄膜：高性能摩擦纳米发电机驱动能量收集与压电催化水修复的创新解决方案

能源危机与水污染治理亟需突破性解决方案。研究人员通过磁性定向排列钴铁氧体(CFO)纳米颗粒，开发出具有优异性能的聚偏氟乙烯(PVDF)-CFO复合薄膜。该材料作为摩擦纳米发电机(TENG)可产生≈22 V开路电压，是纯PVDF膜的7.6倍；同时展现卓越压电催化性能，对结晶紫和刚果红的去除率分别达85%和84%，为机械能收集与水净化提供了多功能材料平台。

　　

这项突破性研究将磁性纳米材料与柔性聚合物巧妙结合，开创了环境治理与能源回收的新范式。科研团队采用磁场诱导取向技术，使钴铁氧体(CoFe₂O₄, CFO)纳米颗粒在聚偏氟乙烯(PVDF)基体中实现定向排列，制备出具有双重功能的智能复合材料。

在能量转换方面，含20 wt.% CFO的取向复合膜表现出惊人的机电转换能力，其摩擦纳米发电机(TENG)开路电压达到≈22 V，较未取向样品提升1.54倍，更是原始PVDF薄膜的7.6倍。这种增强源于磁场排列优化了PVDF中高极性β晶相的含量，当CFO含量超过20 wt.%时，过量填料反而会破坏β相形成。

更令人振奋的是，该材料在环境修复方面展现出广谱催化性能。取向处理的复合膜对阳离子染料结晶紫和阴离子染料刚果红的降解率分别达到85%和≈84%，这得益于磁场排列产生的定向压电极化效应，显著提升了压电催化过程中活性氧物种的生成效率。

这项研究为同时解决能源短缺和水污染问题提供了创新思路，所开发的多功能复合材料既能将环境机械能转化为电能，又能降解有机污染物，在自供能环境治理系统和智能物联网设备领域具有广阔应用前景。