開發(fā)和利用可再生能源,對解決能源短缺和環(huán)境污染至關(guān)重要[1~5] 氫氣,是一種高能量密度和清潔的能源載體[3,6] 利用太陽能進(jìn)行光電化學(xué)分解水制氫,即將太陽能以化學(xué)鍵能的形式存儲,有極大的學(xué)術(shù)意義和重要的的應(yīng)用價值[7~15] 半導(dǎo)體光電極是光電化學(xué)分解水制氫系統(tǒng)的核心組件,其性能影響光電化學(xué)電池的能量轉(zhuǎn)化效率 研發(fā)合適的半導(dǎo)體材料和電極結(jié)構(gòu),可構(gòu)建出高效光電極 CuO是一種金屬氧化物半導(dǎo)體,具有合適的帶隙(1.3~1.7 eV)和優(yōu)異的光吸收能力[16~19] 但是,CuO的載流子遷移率較低和壽命較短,使其光電流密度和能量轉(zhuǎn)換效率較低[20~25],極大地降低了CuO光陰極的光電催化分解水活性[26] 構(gòu)建納米陣列結(jié)構(gòu),可增大載流子遷移距離和提高半導(dǎo)體光陰極材料的光吸收[27~31] 同時,光生載流子沿著垂直于軸線的方向分離,能抑制載流子的復(fù)合和提高光電流密度 目前,關(guān)于銅基氧化物納米陣列的制備已有報導(dǎo) 與用電沉積法制備Cu2O納米棒[32]、用射頻磁控濺射[33](Radio Frequency Magnetron Sputtering/RF-MS)制備納米結(jié)構(gòu)的CuO不同,本文使用Cu靶和不同分壓的O2作為反應(yīng)物,采用直流磁控濺射技術(shù)在磁控濺射腔體內(nèi)用原位熱氧化法在FTO基底上制備不同形貌的CuO納米陣列,通過改變CuO NAs的制備壓力、溫度和厚度調(diào)控其電子結(jié)構(gòu)、晶體取向以及表面微觀形貌 1 實驗方法 以Cu靶為反應(yīng)物,使用直流電源濺射,在Ar和O2的氣氛中改變FTO基底和磁控濺射腔體內(nèi)的溫度用原位熱氧化方式磁控濺射出梭形CuO納米陣列(CuO NAs) 梭形CuO NAs光陰極的制備流程,如圖1所示 圖1 圖1制備CuO NAs光陰極過程的示意圖 Fig.1Sketch map of the fabrication process for CuO NAs 基體原位加熱反應(yīng)磁控濺射制備CuO納米陣列(CuO NAs),是將暴露面積為1 cm2的FTO導(dǎo)電玻璃放置在磁控濺射模板上,使用磁控濺射設(shè)備中的直流電源在Ar和O2的氣氛中濺射Cu靶(純度：99.995%,尺寸：?50.8×3 mm)對基片鍍膜 氧分壓為6%~94%,氣體總流量為80 sccm 靶材與鍍膜模板的距離約為10 cm,濺射功率恒為150 W,濺射時間為90 min