定向排列TiO2 -MoO3 与MoO3 -TiO2 核壳结构异质结纳米管的制备及其紫外光电性能研究

针对过渡金属氧化物纳米材料在光电器件中的应用瓶颈，研究人员通过静电纺丝结合脉冲激光沉积(PLD)技术，成功制备了水平定向排列的TiO2 -MoO3 (TMNTs)和MoO3 -TiO2 (MTNTs)核壳纳米管。研究发现MTNTs在365 nm紫外光下具有4.00 mA/W的高响应度和1.4%的量子效率，响应/恢复时间仅90/63秒，为高性能紫外光电探测器设计提供了新思路。

　　

在当今纳米材料与光电器件研究领域，过渡金属氧化物因其独特的物理化学性质备受关注。其中，二氧化钛(TiO₂
)和三氧化钼(MoO₃
)作为两种典型代表，分别在光催化、能源存储和传感器等领域展现出巨大潜力。然而，单一材料往往存在光吸收范围窄、载流子复合率高等固有缺陷。更关键的是，传统制备方法难以实现纳米结构的有序排列，导致器件性能提升遭遇瓶颈。如何通过可控合成获得兼具优异光电性能和结构稳定性的纳米材料，成为该领域亟待解决的科学问题。

针对这一挑战，国内研究人员创新性地将静电纺丝技术与脉冲激光沉积(PLD)相结合，成功制备出水平定向排列的核壳结构纳米管。这种独特的制备策略不仅解决了纳米材料无序排列导致的性能不均问题，更通过精确调控核壳组分实现了材料性能的协同增强。相关成果发表在《Materials Science and Engineering: B》上，为新型光电器件开发提供了重要参考。

研究团队采用三步法制备样品：首先通过静电纺丝获得聚合物纳米线模板，接着利用PLD技术分别在模板上沉积MoO₃
或TiO₂
层，最后经退火处理得到四种纳米管（TNTs、MNTs、TMNTs和MTNTs）。通过SEM、TEM、Micro-Raman和UV-Vis等手段系统表征了材料特性，并组装成光电探测器测试性能。

在"Results and discussion"部分，SEM图像证实所有纳米管均呈现高度有序排列，直径均匀分布在350-500 nm范围。TEM分析显示TMNTs和MTNTs具有清晰的核壳界面，壳层厚度约20 nm。光学测试表明核壳结构显著增强了紫外吸收，其中MTNTs在365 nm处吸收最强。光电性能测试显示，在1 V偏压和363.3 mW/cm²
光强下，MTNTs器件表现出最优异的性能参数：响应度达4.00 mA/W，量子效率1.4%，响应/恢复时间比TNTs缩短约40%。

"Conclusion"部分指出，这种水平排列的核壳结构创造了巨大的异质界面面积，有效促进了光生载流子的分离与传输。特别值得注意的是，核壳组分的顺序调控（TiO₂
在外或MoO₃
在外）会产生截然不同的能带匹配模式，从而影响器件性能。该研究不仅为过渡金属氧化物纳米结构的可控合成提供了新范式，其揭示的核壳顺序-性能关系规律更为设计高性能光电器件提供了重要理论指导。从应用角度看，这种定向排列的纳米管阵列与微电子加工工艺兼容性良好，具备产业化应用潜力。