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ZnOCu2O纳米异质结阵列的制备及特性研究
摘要
本文研究了一种新型的ZnOCu2O纳米异质结阵列制备工艺，并通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）、透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等手段对其形貌和结构进行了研究。结果表明，经过优化的制备方法制备的ZnOCu2O纳米异质结阵列具有较好的结晶性和形貌。进一步地，通过紫外可见光谱（UV-Vis）、光致发光光谱（PL）和电化学测试（EIS）等手段研究了ZnOCu2O纳米异质结阵列的光电化学性质。结果表明，ZnOCu2O纳米异质结阵列的光电化学性能优良，其在光电催化方面有着广阔的应用前景。
关键词：ZnOCu2O；纳米异质结阵列；制备；特性研究
Abstract
Inthispaper,wereportanewpreparationmethodforZnOCu2Onano-heterojunctionarrays,andthemorphologyandstructureofthefabricatednano-heterojunctionwerecharacterizedviafieldemissionscanningelectronmicroscopy(FESEM),transmissionelectronmicroscopy(TEM)andX-raydiffraction(XRD).TheresultsshowedthattheoptimizedpreparationmethodcanproduceZnOCu2Onano-heterojunctionarrayswithexcellentcrystalqualityandmorphology.Inaddition,thephotoelectrochemicalpropertiesoftheZnOCu2Onano-heterojunctionarrayswereinvestigatedviaUV-visiblespectroscopy(UV-Vis),photoluminescencespectroscopy(PL)andelectrochemicalimpedancespectroscopy(EIS).TheresultsdemonstratedthattheZnOCu2Onano-heterojunctionarraysexhibitedexcellentphotoelectrochemicalperformanceandhavebroadapplicationprospectsinthefieldofphotocatalysis.
Keywords:ZnOCu2O;nano-heterojunctionarrays;fabrication;characterization
引言
随着环境污染和能源危机的日益突显，如何高效地利用太阳能成为了当今热门的科研课题之一。为了解决这一问题，近年来人们广泛关注光电催化技术，而ZnOCu2O异质结由于其带隙的优越性及良好的可见光响应性，成为了一种重要的光催化材料。
本文旨在研究一种新型ZnOCu2O纳米异质结阵列的制备工艺，并通过多种手段对其形貌和结构进行研究，同时研究其光电化学性质和应用前景。
实验与结果
实验过程
采用常规溶剂热法制备了ZnOCu2O纳米异质结阵列。具体步骤如下：首先将1.5g的Cu（NO3）2·3H2O以及1.5g的Zn（NO3）2·6H2O分别溶解在60mL的乙二醇中；然后将70mL的水加入溶液当中，并用紫外光照射4小时后，将体系转移到25℃的油浴中，保温2小时。最后，将样品用稀盐酸进行清洗。
结果分析
通过FESEM和TEM观察样品的表面形貌，如图1所示。从图中可以看出，ZnOCu2O纳米异质结阵列有着明显的排列结构，且颗粒间间距均匀，表明该制备工艺具有一定的可复制性和稳定性。
图1.ZnOCu2O纳米异质结阵列的FESEM（a）和TEM（b）图像
进一步研究ZnOCu2O纳米异质结阵列的晶体结构，我们对其进行了XRD测试，如图2所示。可以看出，ZnOCu2O纳米异质结阵列由ZnO和Cu2O两种物质组成，均呈现出典型的立方晶系结构，且具有良好的结晶性。
图2.ZnOCu2O纳米异质结阵列的XRD图像
最后，我们通过紫外可见光谱（UV-Vis）、光致发光光谱（PL）和电化学测试（EIS）等手段研究了ZnOCu2O纳米异质结阵列的光电化学性质。实验结果表明，制备的ZnOCu2O纳米异质结阵列在可见光区域内具有较好的吸收性能，且在紫外区域有明显的发射峰，如图3所示。同时，ZnOCu2O纳米异质结阵列具有良好的光电流产生性能和催化性能，能有效地促进有机物的分解，具有广阔的应用前景。
图3.ZnOCu2O纳米异质结阵列的UV-Vis谱（a）、PL谱（b）和EIS图