Microstructure, optical properties, and catalytic performance of Cu2O-modified ZnO nanorods prepared by electrodeposition

Abstract

Cu 2 O-modified ZnO nanorods are prepared by a two-step electrodeposition method on ITO substrates, and the deposition time of Cu 2 O is 0, 1, 5, and 10 min, respectively. Cu 2 O particles are embedded in the interspaces of the ZnO nanorods, and the amounts of the Cu 2 O particles increase obviously when the deposition time lasts longer. The peaks corresponding to ZnO nanorods and Cu 2 O particles are detected from scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) results. UV-vis absorption spectra measurements have shown the bandgaps of ZnO nanorods shift from 3.22 to 2.75 eV. The methyl orange (MO) concentration can be reduced to around 15% in 100 min with Cu 2 O electrodeposition time for 10 min.

Diseño sostenible de materiales cerámicos multifuncionales para el suministro eléctrico de baja potencia.

“…La unión p-n de Cu2O/ZnO puede ser fabricada por diferentes métodos, tales como oxidación térmica, deposición química en fase de vapor, evaporación de plasma, pulverización catódica reactiva, pirólisis de aerosol y electrodeposición (X. Jiang, Lin, Zhang, He, & Sun, 2015;Messaoudi et al, 2015). La configuración de este tipo de celda solar incluye: dos semiconductores (ZnO y Cu2O) y un óxido conductor transparente (TCO, transparent conductive oxide), que puede ser óxido de estaño e indio (ITO, indium-doped tin oxide) u óxido de estaño dopado con flúor (FTO, fluorine-doped tin oxide), soportados sobre un sustrato de vidrio y un contacto trasero (CB, contact back), tal como se muestra en la Figura 2.…”

“…El ZnO presenta una estructura hexagonal tipo wurzita (Gunnaes et al, 2016) cuyos parámetros de red a y c son iguales a 3.250 y 5.207 Å, respectivamente (Pauporté, 2017). Respecto de sus propiedades optoelectrónicas es un semiconductor intrínseco tipo n (tiene más electronesportadores de carga negativa en su estructura), con una banda prohibida ≈ 3.37 eV que corresponde a una energía de enlace de 60 meV a temperatura ambiente (Arslan, Hür, Ilican, Caglar, & Caglar, 2014;Bai, Liu, Liu, & Zhang, 2017;Dongyun Guo & Ju, 2016;X. Jiang et al, 2015;Kathalingam, Vikraman, Kim, & Park, 2017;Ke et al, 2016;Messaoudi et al, 2015;Pauporté, 2017 (Durmus, Kurt, & Durmus, 2019).…”

“…Dependiendo del tipo de técnica de síntesis que se utilice se pueden obtener diferentes morfologías del ZnO como nanohojas, nanocables, nanopartículas, nanoanillos y nanotubos (Oliveira, Proenca, Araújo, & Ventura, 2016 En aplicaciones fotovoltaicas, el ZnO puede actuar como "ventana" y transportador de electrones (X. Jiang et al, 2015;Lahmar et al, 2017;Pauporté, 2017) debido a sus propiedades eléctricas y a la alta movilidad de electrones que posee. Además, las estructuras 1D del ZnO son las que presentan un mejor comportamiento para formar heterouniones debido a su gran área superficial y alta movilidad de electrones que les permite una mejor separación y transmisión de cargas (Ke et al, 2016 Los materiales a base de carbono tienen especial interés debido a que pueden utilizarse en diversas aplicaciones.…”

“…La superposición de los planos (111) del Cu2O y (101) del ZnO (X. Jiang et al, 2015;Lahmar et al, 2017) y el ligero cambio de ángulo del pico de Cu2O con la presencia de la capa tampón de ZnOED son indicativos de fuertes propiedades de la interfase Cu2O/ZnODB. La evolución de los espectros Raman de las capas de ZnODB en presencia de GO y de la capa tampón de ZnOED se muestran en la Figura 4.…”

“…Además, no se observan picos característicos de las estructuras de cobre metálico o CuO, es decir, que durante el proceso de electrodeposición sólo se obtuvo Cu2O (X. Jiang et al, 2015). Como se puede observar en los patrones de difracción obtenidos aparecen los picos correspondientes a la capa de ITO (identificada con +) y al del recubrimiento de Ni-Mo-P (identificada con *) utilizados en la fabricación de la estructura Cu2O/ZnO, los cuales aparecen a 30.5 (222) (Raoufi & Taherniya, 2015) y a 44 º, respectivamente.…”