一步微波辐照法制备NiCo2O4纳米片基可持续能源存储装置：Z型异质结增强光催化性能研究

本研究针对水污染治理中传统技术效率低、成本高的问题，通过两步法构建ZnO/Ag2CO3(Z/AC) p-n异质结，实现Z型电荷转移机制。实验表明，该异质结比表面积提升至13.78 m2 g-1，光电流增加3倍，四环素降解率达97.4%，且循环5次后仍保持73.4%效率，为环境修复提供高效可持续的解决方案。

　　

随着21世纪全球人口增长和社会经济快速发展，水污染问题日益严峻，传统物理、化学和生物处理方法对复杂有毒污染物降解效率低下，且存在能耗高、周期长等瓶颈。光催化技术因其能将有机污染物彻底矿化为CO₂和H₂O而备受关注，但常用半导体如ZnO存在可见光利用率低（仅4%太阳光谱）、载流子复合率高等缺陷。吉林大学的研究团队在《Materials Research Bulletin》发表论文，通过水热-共沉淀两步法构建ZnO/Ag₂CO₃(Z/AC) p-n异质结，首次阐明其Z型电荷转移机制，为高效环境修复提供新策略。

研究采用XRD、SEM、TEM等技术表征材料结构，通过PL光谱、瞬态光电流测试分析光电性能，并利用自由基捕获实验揭示反应机制。结果显示：Ag₂CO₃纳米颗粒（50-200 nm）均匀修饰在ZnO纳米纺锤体（～5 μm）表面，形成介孔异质结，比表面积从1.82激增至13.78 m² g^-1；光带隙从3.09 eV缩小至2.88 eV，光致发光强度降低65.1%，光电流提升3倍。

【结构表征】XRD证实异质结中ZnO为纤锌矿结构（JCPDS 36-1451），Ag₂CO₃为单斜晶系，二者成功复合；BET测试显示Z/AC-4样品具有最高比表面积。

【光电性能】UV-Vis DRS表明异质结可见光吸收显著增强，Z/AC-4对四环素（TC）的降解效率达97.4%，较纯ZnO提升约3倍；ESR和自由基捕获实验证实·OH是主要活性物种。

【循环稳定性】经过5次循环后，Z/AC-4仍保持73.4%的TC降解效率，XRD循环前后对比显示晶体结构稳定，表明材料具有实际应用潜力。

该研究不仅阐明Z型异质结促进电荷分离的机制，还通过微观结构调控实现光吸收范围扩展与载流子寿命延长。相比Alexandro S. Sá等报道的Ce掺杂ZnO（70%降解率需添加H₂O₂），本工作开发的Z/AC体系在无辅助试剂条件下即达到97.4%的污染物去除率，为设计高效稳定的环境催化材料提供新思路。研究获得吉林省科技发展计划项目（YDZJ202501ZYTS328）支持，相关成果对推动太阳能驱动的废水处理技术产业化具有重要意义。