纳米结构的ZnO、CuO以及CuO/ZnO复合材料：对其光电化学性能的比较研究

《New Journal of Chemistry》：Nanostructured ZnO, CuO, and CuO/ZnO composites: a comparative study of their photoelectrochemical performance

CuO/ZnO纳米复合材料通过水热生长ZnO纳米棒后电化学沉积CuO制备，两者互补特性使带隙从3.26 eV降至1.65 eV，增强可见光吸收和光电催化性能，沉积2分钟样品光电电流密度达2.05 mA cm-2，适用于水处理等应用。

　　

在这项研究中，通过两步工艺成功制备了CuO/ZnO纳米复合光电极：首先通过水热法生长ZnO纳米棒（ZNRs），然后进行电化学阴极化以沉积CuO纳米颗粒。CuO和ZnO的结合使得两种材料各自的优势得以互补：CuO具有窄带隙，可作为高效的可见光吸收剂；而ZnO则具有较高的电子迁移率，有利于电荷传输。XRD分析证实了ZnO为纤锌矿晶体结构，CuO为单斜相。FESEM图像显示，在CuO沉积后ZnO纳米棒呈垂直排列，并且表面覆盖率有所提高；EDX分析了复合材料的元素组成，确认其中含有Zn、O和Cu。此外，UV-Vis光谱显示带隙从ZnO的3.26 eV降低到CuO/ZnO的1.65 eV，从而增强了可见光吸收能力。这种异质结结构有助于有效分离电荷并提升光电（PEC）性能。通过结构和形态学分析验证了CuO/ZnO复合材料的成功制备。光电测量结果表明，涂覆有2分钟沉积CuO层的ZnO纳米棒电极（CuO-2 min/ZnO）表现出最佳的光电性能，在1.0 V（相对于Ag/AgCl）下的阳极光电流密度达到2.05 mA cm^?2，而未经处理的ZnO纳米棒的光电流密度仅为0.116 mA cm^?2。这一显著提升证实了该制备方法的有效性，并凸显了CuO/ZnO纳米复合材料在太阳能驱动应用（如水分解[例如用于氢气生产]和环境修复）中的巨大潜力。