结构修饰无机氧化锆及其二维导电基质复合物的水热合成：一种降解复杂污染物的创新型可见光驱动光催化剂

本文推荐一种通过水热法合成的ZnO@MnO2核壳异质结纳米复合材料（首次用于光催化产氢），其ZnO纳米棒（NRs）与MnO2纳米线（NWs）的协同作用显著提升可见光吸收与电荷分离效率。实验表明，ZM-20组分产氢速率（HER）达294.98?μmol?g?1?h?1，较纯组分提升2-3倍，表观量子产率（AQY）在420/450?nm分别为7%和3.2%，为太阳能制氢提供了低成本高效解决方案。

　　

亮点

本研究首次通过水热共沉淀法构建ZnO@MnO₂核壳异质结，其独特的纳米棒-纳米线分级结构（NRs-NWs）显著拓宽可见光吸收范围并抑制电子-空穴对（e^?/h⁺）复合。

结构、元素与形貌分析

XRD证实ZnO呈纤锌矿结构（JCPDS 01–079-0206），MnO₂NWs成功包覆于ZnO表面。SEM/TEM显示NWs均匀分散形成紧密界面接触，HRTEM显示清晰的晶格条纹（间距0.26?nm对应ZnO（002）晶面），XPS验证Mn⁴⁺和Zn²⁺的化学态及界面电荷转移机制。

结论

ZM-20组分展现出最优光催化性能（HER=294.98?μmol?g^?1?h^?1），归因于异质结界面高效的电荷分离（PL淬灭效应）和降低的电荷转移电阻（奈奎斯特图）。该工作为基于地球丰产材料的太阳能-氢能转换提供了可规模化制备的高效催化剂设计范式。