Nanocables ramificados de heterounión ZnO/CuO para la generación de hidrógeno fotoelectroquímico

Reportamos una fabricación fácil y a gran escala de nanocables ramificados de heterounión ZnO/CuO tridimensionales (3D) (b-NWs) y su aplicación como fotocátodos para la producción de hidrógeno solar fotoelectroquímico (PEC) en un medio neutro. Usando métodos simples y rentables de oxidación térmica y crecimiento hidrotermal, se cultivan b-NWs ZnO/CuO sobre sustratos de película o malla de cobre con varios tamaños y densidades de NWs de ZnO y CuO. Los b-NWs de ZnO/CuO se caracterizan en detalle usando microscopías electrónicas de barrido y de transmisión de alta resolución, exhibiendo b-NWs de un solo cristal y sin defectos con superficies lisas y limpias. Se estudia la correlación entre las corrientes del electrodo y diferentes tamaños y densidades de NWs, donde los b-NWs con núcleos de CuO más largos y densos muestran una mayor corriente fotocátodica debido a una mayor área de superficie de reacción. Los fotoelectrodos b-NW ZnO/CuO exhiben una respuesta fotoeléctrica de banda ancha desde la región UV hasta la región cercana al IR, y una mayor corriente fotocátodica que los NWs de CuO recubiertos de ZnO (núcleo/cáscara) debido a la mejora en el área de superficie y la evolución de gas mejorada. Se observa una mejora significativa en la corriente fotocátodica cuando los b-NWs ZnO/CuO se cultivan en malla de cobre en comparación con la película de cobre. Los resultados obtenidos ofrecen pautas muy útiles en el diseño de fotoelectrodos de malla b-NWs para celdas PEC de alta eficiencia, bajo costo y flexibles utilizando materiales baratos y abundantes en la tierra para la generación de hidrógeno solar limpio a gran escala.