原位构建CuFe2O4/CuO异质结光阴极增强太阳能水分解性能的研究

本研究通过喷雾热解法首次原位构建CuFe2O4/CuO异质结光电极，显著提升光电催化性能。实验表明优化后的异质结在0.7 V vs. RHE条件下获得17 μA/cm2净光电流密度，较纯CuFe2O4提升2.6倍，为金属氧化物异质结构光电极的能带工程设计提供新思路。

　　

Chemical and structural analysis

通过高精度X射线衍射（XRD）技术对制备的薄膜晶体结构和相组成进行系统研究。图1a直观展示了纯CuO、CuFe₂O₄和CuFe₂O₄/CuO异质结构的XRD图谱。其中SnO₂峰对应氟掺杂氧化锡（FTO）玻璃基底。CuO样品在特定衍射角处呈现显著且清晰的衍射峰，表明其高度结晶性。

Conclusions

本研究通过喷雾热解法制备了原位II型CuFe₂O₄/CuO异质结。该异质结结构通过促进电子的有效扩散与转移，显著提升了电荷分离效率和迁移速率，最终增强了光催化活性。为系统研究性能提升机制，对CuFe₂O₄/CuO异质结进行了多维度表征：通过晶体相和元素价态分析证实了异质界面的成功构建；紫外-可见光谱（UV-Vis）和莫特-肖特基（MS）测试揭示了能带排列机制；时间分辨光致发光（TRPL）和表面光电压（SPV）技术证明了载流子寿命的显著延长。这些发现为设计高效金属氧化物光电极提供了重要理论依据和实践路径。