利用濕化學(xué)法在FTO玻璃基底上制備了高度規(guī)整的ZnO納米棒陣列（ZnO NRAs）,以此為襯底,采用磁控濺射法在ZnO NRAs表面沉積Cu₂O薄膜。分別用X射線衍射儀、X射線光電子能譜、掃描電鏡、光致光譜、紫外可見分光光度計和電化學(xué)工作站對樣品的物相、形貌、吸收光譜、光電性能進行了表征,用甲基橙（MO）模擬有機物廢水研究復(fù)合材料的光催化性能。結(jié)果表明:ZnO納米棒為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu),其直徑約為80¹00 nm,長約2³μm,棒間距約100¹20 nm。立方晶系的Cu₂O顆粒直徑約為100³00 nm,形成致密膜層并緊密覆蓋在ZnO NRAs表面上,構(gòu)成ZnO/Cu₂O異質(zhì)結(jié)納米陣列（ZnO/Cu₂O HNRAs）結(jié)構(gòu)。與純ZnO NRAs和Cu₂O相比,ZnO/Cu₂O HNRAs在可見光范圍內(nèi)的吸收顯著增強,吸收波長向可見光方向偏移。ZnO/Cu₂

【文章來源】：發(fā)光學(xué)報. 2017,38(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

ZnONＲAs(a，b)和ZnO/Cu2O異質(zhì)結(jié)納米陣列(c，d)的SEM圖

第7期何祖明，等:ZnO/Cu2O異質(zhì)結(jié)納米陣列制備及光催化性能939棒之間幾乎沒有空隙，Cu2O顆粒充分填充到了ZnO納米棒之間空隙處且結(jié)合緊密。3．2物相分析為了進一步研究制備的異質(zhì)結(jié)物相，對制備的純ZnONＲAs和ZnO/Cu2OHNＲAs的XＲD圖譜進行了對比分析，如圖2(a)所示。由ZnONＲAs列對應(yīng)的XＲD圖譜可以看出，所有的衍射峰均與纖鋅礦結(jié)構(gòu)［20］的ZnO(JCPDSNo．36-1451)對應(yīng)，最強的衍射峰為(002)晶面衍射峰，說明制備的ZnO納米棒的擇優(yōu)生長晶面是(002)晶面。ZnO納米棒幾乎與基底表面垂直排列生長，這與SEM圖片一致。而沉積Cu2O后，發(fā)現(xiàn)Cu2O晶體最強衍射峰應(yīng)為(111)晶面的衍射峰，位于2θ=36．45。處，其峰位恰好與ZnO(101)晶面位于2θ=36．28。處的衍射峰幾乎重疊，Cu2O的衍射峰與標準衍射圖譜(JCPDSNo．65-3288)對應(yīng)，表明ZnO/Cu2O異質(zhì)結(jié)由立方晶系的Cu2O與六方纖鋅礦型的ZnO組成。由于沉積顆粒中的Cu元素可以是0價、+1價和+2價，所以其氧化物是Cu2O或CuO。為了進一步鑒別沉積在ZnONＲAs上顆粒層的化學(xué)成分及配比，我們對樣30802茲/（°）Intensity/a.u.2040506070（a）（110）（200）（111）（211）（220）（311）（222）（202）（004）（201）（112）（200）（103）（110）（102）（101）（002）（100）ZnOJCPDSNo.36鄄1451Cu2OJCPDSNo.65鄄3288ZnOnanorodarraysZnOnanorodarrays鄄Cu2O955Bindingenergy/eVIntensity/a.u.9259359

碌淖賢?光，在可見光區(qū)幾乎沒有吸收，這是由ZnO的寬帶隙特性決定的。對于Cu2O薄膜，由于其具有較小的禁帶寬度，其吸收波長大約從740nm開始一直延伸到紫外光區(qū)。ZnO/Cu2O異質(zhì)結(jié)的吸收波長范圍與Cu2O薄膜一樣，但是對紫外光的吸收明顯強于Cu2O薄膜。ZnO/Cu2OHNＲAs的吸收波長向可見光方向紅移，可能是由于窄帶隙半導(dǎo)體Cu2O與寬帶隙的ZnO形成異質(zhì)結(jié)可以起互補作用，從而改善了光吸收特性［22-25］。400700姿/nmAbsorbanceZnOCu2OZnO/Cu2O300500600圖3ZnONＲAs、Cu2O薄膜和ZnO/Cu2OHNＲAs的吸收光譜。Fig．3UV-VisabsorptionspectraofZnONＲAs，Cu2OfilmandZnO/Cu2OHNＲAs，respectively．3．4光催化性能為了探究ZnO/Cu2OHNＲAs光催化性能，測試了對MO溶液的降解率。作為比較，也測試了相同條件下純ZnONＲAs和純Cu2O薄膜對MO溶液的降解率。圖4(a)是新配置的MO溶液中加入催化劑在無光照條件下和無催化劑在紫外-可見光照射下，經(jīng)過60min達到吸附平衡后的情況，可以看出此時有機染料不降解。這說明是光催化作用使得有機染料發(fā)生降解反應(yīng)。圖4(b)是加入催化劑后在光照條件下降解MO的曲線圖。光照65min后，純ZnONＲAs薄膜的光催化

【參考文獻】：
期刊論文
[1]金屬電阻率Cu/Cu2O半導(dǎo)體彌散復(fù)合薄膜的制備及其偏壓效應(yīng)[J]. 劉陽,馬驥,唐斌,蔣美萍,蘇江濱,周磊.  功能材料. 2016(03)
[2]PbS/CdS納米晶共敏化ZnO納米線太陽能電池的性能研究[J]. 婁慧慧,婁天軍,崔曉瑞,張玉泉,喬梅英.  人工晶體學(xué)報. 2014(03)



本文編號：3486759