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纳米氧化锌紫外光解水体中的亚甲基蓝孙强强【摘要】ZnO nanoparticles produced by the leaching residue of a certain lead-zinc tailings in Shang luo were used as the photocatalyst, the degradation of methylene blue in water was researched and the technological conditions of degrading were optimized. The process and property of photocatalytic degradation of trace methylene blue in the wastewater were discussed. Results showed that the degradation rate of methylene blue is up to 99.72% by UV irradiation time for 2.5 h,when the pepared ZnO mass of 1.0 g is as the photocatalyst.The process of the degradation of methylene blue was speculated that the active hydroxyl radical first oxidized sulfhydryl as the chromophoric group into sulfonyl group, and then the decolorizing reaction was finished.%以商洛某铅锌尾矿库的铅锌冶金炉窑渣制得的纳米ZnO为光催化剂，研究了其对水体中亚甲基蓝（MB）的光催化降解作用，探讨了紫外降解废水中亚甲基蓝的过程与性质，并对紫外降解工艺进行优化。
太阳能电解水的研究进展及其应用太阳能电解水是一种利用光能来促进水的电解过程的技术。
通过太阳能电解水，可以将水分解成氢气和氧气，从而实现能源的转换和存储。
近年来，太阳能电解水的研究取得了很大的进展，并且在能源领域以及其他相关领域有着广泛的应用。
太阳能电解水的研究进展主要集中在光电催化材料的开发和改进。
光电催化材料是太阳能电解水技术的关键，它们能够吸收太阳能，并将其转化为化学能，从而驱动水的电解过程。
目前，有许多种光电催化材料被用于太阳能电解水，如二氧化钛、铁氧体、氧化锌等。
这些材料具有良好的光吸收性能和电催化活性，能够在可见光区域内有效地产生电子-空穴对，并促进水的分解反应。
另外，人们还研究了一些新型的光电催化材料，如金属半导体纳米材料、金属有机框架等，这些材料具有更好的光吸收性能和电催化活性，可以进一步提高太阳能电解水的效率。
太阳能电解水在能源领域有着广泛的应用前景。
首先，太阳能电解水可以将太阳能直接转化为氢能，从而实现清洁能源的存储和利用。
通过电解水产生的氢气可以作为燃料电池的燃料，用于发电和供暖等用途，比传统能源更环保和可持续。
其次，太阳能电解水还可以用于制取纯净的氧气，用于医药和工业生产等领域。
此外，太阳能电解水还可以用于环境污染治理，通过电解水产生的氢气可以用来还原和去除污染物，如有机废水和重金属污染物等。
太阳能电解水还可以用于发展农业和农村能源，通过电解水产生的氢气可以用作农村地区的燃料，提供照明、烹饪和供暖等功能。
除了能源领域，太阳能电解水还可以应用于其他一些相关领域。
例如，太阳能电解水可以用于制备高纯度的氢气和氧气，用于实验室研究和工业生产。
太阳能电解水还可以用于制备氢变压器和氧变压器，用于蓄电池和燃料电池等设备的供氢和供氧。
此外，太阳能电解水还可以用于制备化学品和材料，如氢氧化钠、次氯酸钠等，这些化学品和材料在医药、冶金、电子等行业有着广泛的应用。
总之，太阳能电解水是一种利用光能来促进水的电解过程的技术。
纳米材料在新能源领域的研究进展随着环保意识的提高和全球能源危机的加剧，新能源技术的开发与应用越来越受到人们的重视。
纳米技术作为当今前沿领域之一，已经在新能源领域展现出了强大的应用潜力。
本文将对纳米材料在新能源领域的研究进展进行探讨。
一、纳米材料在太阳能电池中的应用太阳能电池是目前应用最为广泛的新能源设备之一。
纳米技术可以通过制备纳米粒子、纳米棒和膜的形式在太阳能电池中实现新能源的高效转换。
例如，通过在硅太阳能电池表面或内部引入纳米结构，可以增加其自吸收强度和提高载流子分离效率，大大提高太阳能电池的转换效率。
同时，已有研究表明，在天然染料敏化太阳能电池中，采用纳米结构材料作为电子传输路径会显著提高能量转换效率。
此外，还有人尝试使用纳米量子点作为太阳能电池中的光吸收剂，将太阳能转化成电流产生更高的效率。
二、纳米材料在燃料电池中的应用燃料电池是一种能够将燃料与氧气反应生成能量的设备，其比传统燃烧产生更加清洁的能源，具有广泛的应用前景。
纳米技术可以提高燃料电池催化剂的活性，降低反应温度和提高催化剂的稳定性。
例如，通过制备高分散、高表面积的纳米复合催化剂，可以提高燃料电池的功率密度和催化剂的使用寿命。
此外，在固态氧化物燃料电池中，通过在氧化物电解质膜表面制备纳米枝状结构，能够显著提高电池的性能和长期稳定性。
三、纳米材料在锂离子电池中的应用锂离子电池是现代电子设备中广泛使用的一种电池，其能够以高比能量、高比功率和长寿命的方式存储和释放电能。
纳米技术在锂离子电池中的应用主要涉及锂离子电池正极材料和负极材料的制备。
例如，采用纳米碳管、纳米金属氧化物和纳米结构的锂离子电池正极材料，能够提高电池的能量密度和功率密度。
此外，在锂离子电池负极材料方面，纳米技术能够有效地提高其容量和增加其循环寿命。
四、纳米材料在光催化水分解中的应用光催化水分解技术是利用太阳能光照与催化剂共同作用将水分解为氢气和氧气的技术。
纳米技术能够提高催化剂的光催化活性和稳定性，增强其吸收光子和促进光生电荷的分离与传输。
ZnO纳米材料的合成与应用研究概述：ZnO纳米材料作为一种具有广泛应用前景的半导体材料，其合成与应用研究一直备受关注。
本文旨在探讨ZnO纳米材料的合成方法以及其在各个领域的应用，从而深入了解其在科学研究和工业应用中的潜力。
一、ZnO纳米材料的合成方法1. 水热法合成水热法是一种常用的制备ZnO纳米材料的方法。
它通过调节反应条件和反应时间，可以获得具有不同形貌和尺寸的ZnO纳米颗粒。
水热法合成ZnO纳米材料具有简单、低成本、可扩展性强等优点，因此受到了广泛关注。
2. 溶胶-凝胶法合成溶胶-凝胶法是一种通过溶胶中的化学反应和胶体形成过程制备纳米材料的方法。
在ZnO纳米材料的合成中，可以通过溶胶-凝胶法控制反应条件，如温度、浓度和PH值等，以实现获得具有不同形貌和尺寸的纳米颗粒。
3. 气相法合成气相法是制备ZnO纳米材料的一种常用方法。
它通过将金属有机化合物或金属化合物加热到高温，然后通过氧化反应生成ZnO纳米颗粒。
气相法合成的ZnO纳米材料具有高纯度、高晶度和尺寸可控性好等特点。
二、ZnO纳米材料在光电子领域的应用1. 光催化应用ZnO纳米材料具有优异的光催化性能，可以利用其吸收紫外光的特性来分解有害有机物和杀灭细菌。
因此，ZnO纳米材料被广泛应用于光催化净化空气、水处理和消毒等领域。
2. 光电器件应用由于ZnO纳米材料的特殊电学性质和优异的光电性能，它在光电器件领域具有广泛应用潜力。
例如，ZnO纳米材料可以用于制备光电传感器、光电调制器、太阳能电池等。
三、ZnO纳米材料在生物医学领域的应用1. 抗菌材料ZnO纳米材料具有较高的抗菌性能，可以通过抑制细菌的生长来达到消毒和杀菌的目的。
因此，在生物医学领域，ZnO纳米材料被广泛应用于医疗设备、外科用品和医疗纺织品等。
2. 肿瘤治疗由于ZnO纳米材料的优异光学性质，在肿瘤治疗中可以利用其光热效应。
将ZnO纳米材料注入肿瘤组织，并利用红外激光的吸收来使其产生局部高温，从而实现对肿瘤的治疗。
《铈掺杂氧化锌纳米管的制备及其发光性能研究》篇一一、引言近年来，稀土元素掺杂的半导体纳米材料因其在光电子、磁性以及光电转换等领域的重要应用，备受科学界关注。
氧化锌（ZnO）作为一种具有高载流子迁移率的半导体材料，其在光电、气敏以及压电等领域也显示出广泛的应用前景。
本论文着重研究了铈（Ce）掺杂氧化锌纳米管的制备方法，以及其发光性能的研究。
二、铈掺杂氧化锌纳米管的制备（一）制备方法本实验采用化学溶液法，通过在氧化锌纳米管中掺杂铈元素，成功制备了铈掺杂氧化锌纳米管。
具体步骤包括：首先，制备出纯净的氧化锌纳米管；然后，将铈盐溶液与氧化锌纳米管进行混合，通过一定的反应条件使铈元素掺入氧化锌纳米管中。
（二）制备条件优化在制备过程中，我们通过调整掺杂浓度、反应温度、反应时间等参数，优化了铈掺杂氧化锌纳米管的制备条件。
实验结果表明，适当的掺杂浓度、反应温度和反应时间对于获得高质量的铈掺杂氧化锌纳米管至关重要。
三、铈掺杂氧化锌纳米管的发光性能研究（一）发光性能测试我们采用光致发光光谱（PL）和X射线衍射（XRD）等手段，对铈掺杂氧化锌纳米管的发光性能进行了研究。
通过PL光谱测试，我们可以观察到铈掺杂后的氧化锌纳米管在可见光区域出现了明显的发光峰。
（二）发光机理分析实验结果表明，铈元素的掺入改变了氧化锌纳米管的能带结构，使得其发光性能得到显著提高。
在光激发下，铈离子与氧化锌之间的能量传递过程导致了可见光发射。
此外，我们还发现，适当的掺杂浓度和反应条件对于优化发光性能具有重要作用。
四、结论本研究成功制备了铈掺杂氧化锌纳米管，并对其发光性能进行了研究。
实验结果表明，铈元素的掺入能够显著提高氧化锌纳米管的发光性能。
通过对制备条件的优化，我们得到了最佳的制备参数，为实现高质量铈掺杂氧化锌纳米管的规模化生产奠定了基础。
此外，对发光机理的分析有助于我们深入理解铈掺杂氧化锌纳米管的发光过程，为进一步优化其发光性能提供了理论依据。
《ZnO纳米材料的水热法制备及丙酮气敏性能优化研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，氧化锌（ZnO）纳米材料因其独特的物理和化学性质，在光电子器件、传感器、催化剂等领域展现出广泛的应用前景。
ZnO纳米材料的气敏性能对于气体检测、环境监测和安全防护等领域具有极高的应用价值。
本文将详细介绍ZnO纳米材料的水热法制备工艺及其在丙酮气敏性能的优化研究。
二、ZnO纳米材料的水热法制备1. 材料与试剂制备ZnO纳米材料所需的主要材料和试剂包括：锌盐（如硝酸锌）、碱（如氢氧化钠）、去离子水以及表面活性剂等。
2. 制备方法水热法是一种制备ZnO纳米材料的常用方法。
具体步骤如下：（1）将一定浓度的锌盐溶液与碱溶液混合，调节pH值；（2）加入表面活性剂，以控制ZnO纳米颗粒的形貌和尺寸；（3）将混合液转移至反应釜中，加热并保持一定时间；（4）反应结束后，冷却、离心、洗涤，得到ZnO纳米材料。
3. 制备工艺优化通过调整反应物的浓度、pH值、反应温度和时间等参数，可以优化ZnO纳米材料的制备工艺，提高其产率和质量。
三、丙酮气敏性能优化研究1. 丙酮气敏性能测试采用气敏传感器对制备的ZnO纳米材料进行丙酮气敏性能测试。
通过测量传感器在不同浓度丙酮气体下的电阻变化，评估其气敏性能。
2. 性能优化措施（1）材料改性：通过掺杂其他元素或采用复合材料的方法，提高ZnO纳米材料的气敏性能。
（2）表面修饰：利用表面活性剂或生物分子对ZnO纳米材料进行表面修饰，提高其与丙酮气体的相互作用，从而提高气敏性能。
（3）结构优化：通过调整ZnO纳米材料的形貌、尺寸和结晶度等，优化其气敏性能。
3. 优化效果分析通过对比优化前后的气敏性能测试结果，分析优化措施对ZnO纳米材料气敏性能的影响。
结果表明，经过优化后的ZnO纳米材料在丙酮气体检测方面表现出更高的灵敏度、更低的工作温度和更好的选择性。
四、结论本文研究了ZnO纳米材料的水热法制备工艺及其在丙酮气敏性能的优化研究。
ZnO 超疏水/超亲水可逆转化薄膜研究进展蘧广剑，辛炳炜* ，封从姝，刘赛，石键( 德州学院山东高校配位化学与功能材料重点实验室，山东德州253023)摘要:ZnO 纳米薄膜具有光响应的润湿性可逆转化现象，这种“智能开关”在许多领域具有重要意义，为此近年来ZnO 超疏水薄膜的制备引起了研究者的广泛关注。
一般是在ZnO 表面修饰一层表面张力较低的物质，通过降低表面自由能而获得超疏水表面。
然而常用的修饰物质如氟化物、硅烷等会不同程度地被ZnO 光催化分解。
为此一方面积极寻求光催化稳定的修饰层，另一方面制备具有特殊形貌的ZnO 纳米薄膜以期直接获取ZnO 超疏水薄膜。
由于离子液体的稳定性，利用其作为ZnO 的修饰层制备双响应薄膜，另外用HAc 调控制备“裸”Zn O超疏水薄膜。
对ZnO 润湿性能及其超疏水薄膜的制备研究进展进行了简要综述。
关键词:ZnO 薄膜;润湿性;超疏水表面;光响应可逆转化中图分类号:O614．24 文献标识码:A 文章编号:0258-3283(2014)10-0907-06表面浸润性(又称浸润性，W ett abi li ty)，是固体表面的一个重要特征［1，2］，它对工农业生产和人们的日常生活都有着重要意义。
润湿性通常用液体在固体表面的接触角(C A)来表征，一般来讲，当水与固体的接触角＜90°时为亲水性，＞90° 时为疏水性;其中两种极端情况:＜5°为超亲水，＞150°为超疏水，广泛应用于国防、工农业生产和日常生活等领域。
超疏水表面的制备有两个前提条件:1)表面材料具有低表面自由能;2 ) 具有合适的表面微纳结构。
超疏水性表面可以通过两种方法制备:一种是在低表面能材料的表面构建粗糙结构;另一种是在粗糙表面上修饰低表面能物质。
通过外界条件如光、电、热、pH 等改变疏水亲水状态的表面，叫做智能润湿性表面［3］，这种“智能开关”在微流体技术、无损液体传输、自清洁材料等许多领域具有重要意义，成为当今润湿性领域最重要的发展方向之一，国内外许多课题组已从生物仿生到实际应用等多方面设计合成了多种功能超疏水表面［4］。
纳米氧化锌催化剂
纳米氧化锌（ZnO）催化剂是一种具有广泛应用前景的半导体催化剂。
由于其独特的物理
和化学性质，纳米氧化锌在许多领域表现出优异的催化性能。
以下是一些关于纳米氧化锌催化剂的主要特点和应用：
1. 光催化性能：纳米氧化锌具有较高的光催化活性，可在光照条件下降解有机污染物、抗菌和防腐蚀。
在环境治理领域，纳米氧化锌光催化剂可用于处理水体中的有害物质，如降解水中的重金属离子、去除染料和有机污染物等。
2. 电催化性能：纳米氧化锌具有优异的电催化性能，可用于氧还原反应（ORR）和氧
析出反应（OER）。
在能源领域，纳米氧化锌可作为催化剂应用于燃料电池、电解水制氢
和锂离子电池等。
3. 催化剂载体：纳米氧化锌具有较大的比表面积和良好的分散性，可作为催化剂载体，提高催化剂的活性和稳定性。
例如，在固相催化剂中，纳米氧化锌可作为载体提高金属催化剂的催化性能。
4. 抗菌性能：纳米氧化锌具有优异的抗菌性能，可广泛应用于抗菌材料、抗菌涂料、纺织品等领域。
5. 防腐蚀性能：纳米氧化锌可作为防腐蚀涂料的添加剂，提高涂料的防腐蚀性能。
纳米氧化锌催化剂的研究重点包括提高催化性能、改善稳定性和活性、优化制备方法以及探索新的应用领域。
随着纳米技术的发展，纳米氧化锌催化剂在未来有望在更多领域发挥重要作用。
纳米氧化锌材料的制备及其光催化性能研究纳米氧化锌材料的制备方法有很多种，常用的方法包括溶剂热法、水热法、溶胶-凝胶法等。
其中，溶剂热法是一种常用的制备方法。
这种方法主要通过在高温、高压条件下，将溶液中的锌源与氧化剂反应生成纳米氧化锌颗粒。
溶胶-凝胶法是另一种常用的方法，通过将金属盐溶解在溶液中，并加入适当的酸或碱调节溶液的酸碱度，使其产生胶体，然后经过凝胶、干燥和焙烧等步骤得到纳米氧化锌。
纳米氧化锌材料具有较大的比表面积和较高的光吸收能力，这使得其具有优异的光催化性能。
纳米氧化锌在光照条件下，可以吸收光能，激发电子从价带向导带跃迁，产生电子空穴对。
这些电子空穴对具有强氧化性，可以氧化有机物质和降解有害物质。
此外，纳米氧化锌还具有良好的光电化学性能，可以用于光电池、光催化分解水等领域。
纳米氧化锌材料的光催化性能可以通过一系列实验来研究。
首先，可以通过紫外可见漫反射光谱（UV-Vis DRS）分析材料的光吸收能力，并确定其能带结构和能带宽度。
其次，可以采用光电流-电势曲线（I-V）测试技术来评估光电转化效率。
再次，可以通过光催化降解有机染料等实验，研究材料的光催化活性。
此外，还可以通过表面等离子体共振（SPR）等技术，研究纳米氧化锌材料的光吸收特性和光催化过程中的电荷传输过程。
纳米氧化锌材料在光催化领域的应用前景非常广阔。
其在环境污染治理方面可以应用于有机物的降解和水的净化；在能源方面可以应用于光电池、光催化分解水等；在生物医学方面可以应用于抗菌剂和药物传递等。
然而，纳米氧化锌材料的应用也面临一些挑战，如光催化剂的稳定性、光催化效率的提高等。
因此，未来的研究应进一步探索纳米氧化锌材料的制备方法和性能改进，以实现纳米氧化锌材料在各领域的广泛应用。
总之，纳米氧化锌材料通过特殊的制备方法可以得到，且具有优异的光催化性能。
纳米氧化锌的光催化性能可以通过一系列实验来研究，包括光吸收能力、光电转化效率以及光催化活性等。
ZnO纳米材料在光电解水领域的研究进展作者：刘泽冲来源：《新材料产业》2017年第07期一、光电解水制氢简介氢是一种热值很高的清洁能源，其完全燃烧的产物——水不会给环境带来任何污染，而且放热量是相同质量汽油的2.7倍。
因而开发低能耗高效的氢气生产方法，已成为国内外众多科学家共同关注的问题。
但是，大规模、低成本的生产、储存、运输氢气已经遇到了很大困难。
目前获取氢气的方法主要是热裂解石油气，这种方法耗能高、污染大。
另外，常温常压下储存高质量密度的氢气仍非常困难。
与传统的以汽油为燃料的内燃机相比，燃料电池的价格仍过高。
尽管面临着种种挑战，氢气做为一种清洁能源，在生产、储存、应用等方面仍持续受到关注。
在产氢方面，发展低成本的材料和技术至关重要。
自从日本的Fujishima等于1972年首次发现在近紫外光（380nm），金红石型二氧化钛（TiO2）单晶电极能使水在常温下分解为氢气（H2）和氧气（O2）以来，揭示了利用太阳能直接分解水制氢的可能性，科学家称这种仅用阳光和水生产出氢和氧的技术为“人类的理想技术之一”。
从太阳能利用角度看，光解水制氢主要是利用太阳能中阳光辐射的紫外光和可见光部分。
目前，光解水制氢主要通过光电化学技术（Photoelectrochemistry，PEC）和光催化技术（Photocatalysis）。
光电化学制氢是通过光阳极吸收太阳能并将光能转化为电能。
光阳极通常为光半导体材料，受光激发可以产生电子-空穴对。
光阳极和对电极组成光电化学池，在电解质存在下光阳极吸光后在半导体导带上产生的电子通过外电路流向对极，水中的质子从对极上接受电子产生氢气将光半导体微粒直接悬浮在水中进行光解水反应。
半导体光催化在原理上类似于光化学电池，细小的光半导体微粒可以被看作一个个微电极悬浮在水中，像光阳极一样起作用，所不同的是它们之间没有像光电化学电池那样被隔开。
这种技术大大简化了半导体光催化分解水制氢体系，但是，光激发在同一个半导体微粒上产生的电子-空穴对极易复合，不但降低了光电转换效率，同时也影响光解水同时放氢、放氧。
由于潜在的高转换效率（理论上可以大于30%），成本低以及环境友好等优点，光电化学分解水技术近年来受到人们关注。
光电化学电池的产氢过程可以分为4步：①光阳极对光的吸收以及光生载流子的产生；②载流子在光阳极内部以及在固液界面的分离；③载流子在光阳极内部；④固液界面处的表面化学反应。
图1展示了典型的n型半导体光阳极光电化学解水的主要过程。
半导体在固液界面的能带弯曲对光诱生的电子-空穴对的分离至关重要，后续的电子传输过程与光阳极的形貌和结构密切相关。
在上述每一步过程中，都存在着能量损耗，如复合、俘获、过电势导致的慢速反应以及载流子传输的中断。
因此，提高光电化学电池转换效率的关键在于提升材料的光阳极性能，并最小化不必要的耗能过程。
能够用来光解水制氢的半导体材料，在能带结构方面需要满足以下条件：①水的还原反应和氧化反应，都需要在一定的电势梯度下进行。
因此，光阳极材料的导带位置要比H2/水（H2O）的电极电位更负，才能更好地发挥光生电子的还原特性，析氢反应才能更好地进行。
其价带位置要比O2/H2O的电极电位更正，才能保证光生空穴的氧化特性，更有利于析氧反应的进行。
②为了保证水的分解反应的进行，光阳极材料的带隙宽度应该大于水分子发生分解所需的能量，即1.23eV。
但是，考虑到太阳光的利用问题，如果半导体的带隙太宽，不利于可见光的吸收。
带隙太窄，又不利于光生载流子发挥其氧化还原特性，会加剧整个光电化学反应过程的能量损耗。
所以，经过推算，理想的光解水制氢材料的带隙宽度应该在1.8～2.2eV。
尽管光电化学分解水制氢的原理相对简单，但是仍很难做到在分子水平上去分析其基本过程。
PEC电池通常由光阳极、对电极以及电解质水溶液构成。
光阳极通常是能够产生光生电子-空穴对的半导体。
光照射在光阳极上，产生光生电子和空穴。
电子在外电场作用下通过外电路传输到对电极上如铂（Pt）电极，通过还原氢离子得到氢气。
光阳极上剩余的光生空穴氧化水分子得到氧气，同时产生氢离子，然后从水溶液中传输到对电极上。
PEC的种类很多，但基本原理与上述相似。
在PEC工作过程中，光电流的大小与产氢速率成正比，并且光转氢效率（η）是分解水的能量和输入的光能量的比值。
假设所有是光生电子空穴都消耗在氧化还原反应中，法拉第效率为100%的情况下，偏压下光转电效率可以用如下公式计算：式中1240——单位修正系数；J——光照下光生电流密度，mA/cm2；λ——入射光波长，nm；Plight——光通量，W/m2。
二、ZnO纳米材料光电化学解水制氢研究现状氧化锌（ZnO）是一种直接带隙半导体材料，其带隙和能带位置与TiO2相似。
增加纳米颗粒的厚度可以增强光吸收，但又会带来缺陷和晶界等问题，从而增加了载流子在纳米颗粒网络中的扩散距离。
载流子在单晶的一维纳米材料中的传输速率比在多晶材料中的速率高几个数量级，因此，不但可以增强光吸收率，还可以附着更多的染料和量子点。
单晶的一维ZnO纳米结构已经可以成功的制备，ZnO在调控物理化学性能方面优于TiO2。
在载流子传输方面，一维纳米结构要优于零维纳米结构[1]，并且ZnO的载流子迁移率是TiO2的10倍，电阻率更小，电子传输效率更高[2]。
尽管如此，利用ZnO纳米材料作为光阳极时，除了提升光吸收外，依然存在一些问题，如图2所示：①内部电子空穴的复合；②界面处电子空穴的复合；③表面反应动力不足。
针对这几个问题，通过对电极/电解液界面或者电极内部来解决。
其中，对于电极/电解液界面，通常有4个途径：①构建分级结构；②材料掺杂改性；③电极/电解液界面处添加催化剂；④电极/电解液界面处添加表面钝化层。
针对电极内部，主要是通过构建异质结结构来解决。
1.构建分级结构由于一维ZnO纳米结构材料（譬如纳米棒、纳米线、纳米管和纳米片等）可以提供载流子的直线输运通道，因此被广泛应用于PEC光阳极的研究。
但是一维纳米结构的比表面积小，与电解液的接触面积较小，限制了反应位点。
近年来，ZnO分级结构表现出了优异的性能，因为这种分级结构一方面保留了1D结构优异的传输通道，另一方面极大地提升了比表面积。
Ren等人在ITO基底上合成了树状ZnO纳米分级结构，在1V（vs.Ag/AgCl）偏压下，ZnO NTs光电流达到0.67mA/cm2，相比出ZnO NRs提升了139%，详见图3所示。
估算出ZnO NTs的表面积是ZnO NRs的5.67倍，显著提升了表面积，进而提升了光的吸收，与IPCE 和吸收谱趋势相一致。
阻抗谱则表明这种分级结构有利电极/电解液界面处的电荷传输，减少了光生电子空穴的复合[3]。
2.材料掺杂改性掺杂使利用物理或化学的方法，将额外的离子注入到半导体材料内部，改变晶格类型或形成缺陷能级，从而影响载流子的运动情况，调整其能带结构或分布状况，进而改变半导体材料的光电化学解水性能。
Xunyu Yang等[4]掺N的ZnO纳米线阵列在可见光区域的光响应明显增强了（见图4）。
Mott-Schottky测试表明，N掺杂浓度为3.7%的样品的平带电势是-0.58V，载流子浓度为约4.6×1018/cm3，空间电荷区宽度为约22nm。
在100mW/cm2（AM1.5）光强照射时，ZnO：N样品的最大光转氢效率，比未掺杂样品提高了一个数量级，达到了0.15%。
Yangu Lin等人[5]在掺锡氧化铟（ITO）导电玻璃基底上原位合成了多孔的ZnO纳米结构，与其他文献中报道的ZnO纳米结构光阳极相比，碳（C）掺杂的多孔ZnO纳米结构光阳极的光转氢效率有明显的提高，达到0.75%。
IPCE测试表明，该结构最大的IPCE值达到了95%，在400nm处的IPCE也达到了26.6%。
这表明C掺杂扩展了该材料在可见光区的吸收效率。
C掺杂增加了氧空位的浓度，氧空位作为电子的给体，俘获光生电子，减小了表面处电子空穴的复合率，成为延长光生电子-空穴对寿命的中心。
3.催化剂层针对ZnO材料表面高的光生电子空穴复合率和低的表面析氧反应活性，可以通过添加一层电催化剂来加速光生空穴的消耗，从而减少复合率，加速表面的电化学反应。
Mao等人[6]利用电沉积方法在ZnO纳米棒表面沉积一层氢氧化镍〔Ni（OH）2〕催化剂，光照下，空穴进入催化剂层，Ni2+/Ni3+/Ni4+一系列氧化还原反应，加速了空穴的消耗，提升光转氢效率达到0.43%，比纯ZnO光阳极的效率提高了10.8倍。
Li等人[7]在PET/ITO表面磁控溅射沉积一层ZnO薄膜，然后在阴极电流下沉积一层片状Ni（OH）2，在2V（vs.SCE）偏压下光电流显著提升，达到了1.37mA/cm2，是纯ZnO薄膜的22.8倍。
Rebby等人[8]利用电沉积的方法在ZnO纳米棒表面沉积氧化钴（CoO）催化剂，在2.8V（vs.RHE）偏压下纯ZnO纳米棒光阳极的光电流仅为0.03mA/cm2，而沉积催化剂后，光电流可以达到7.44mA/cm2。
沉积30s的催化剂层后，光阳极在碱性溶液（pH=10）中保持很好的稳定性。
XPS结果表明，在电解过程后CoO被光生空穴氧化生成四氧化三钴（Co3O4），从而加速了空穴的消耗，提升了光电流。
4.表面钝化层生长过程中，ZnO表面会引入各种表面缺陷。
这些缺陷处容易产生光生电子空穴的复合，减少了光电流。
此外，由于ZnO为双性氧化物，因此ZnO既溶于酸性溶液，也溶于碱性溶液，而这就限制了ZnO在电解液中的工作稳定性。
这时，可以在ZnO材料表面引入一层表面钝化层，既可以减少表面的缺陷，也可以提升电极在不同电解液中的稳定性。
Kushwaha等人[9]合成了ZnO/ZnS核壳结构的纳米棒阵列，光转氢效率提升到了0.38%，是ZnO光阳极效率的2倍。
此外，在亚硫酸钠溶液中持续工作1.5h后光电流无明显变化，而且在空气中存放1h 后光电流基本保持不变，表明光阳极在电解液和空气中均有较好的稳定性，如图5所示。
Liu 等人[10]和Hernandez等人[11]在ZnO纳米棒阵列表面分别通过ALD沉积了一层TiO2保护层和水热法沉积了一层TiO2颗粒层，提高了其在碱性溶液中的光电流和稳定性。
5.异质结的构建异质结的构建，可以在电极内部形成肖特基势垒或者空间电荷区，有利于光生电子空穴的分离，所以可以提升光阳极的光电流，增强光电化学解水性能。
近年来，金（Au）、Ag等贵金属纳米粒子可以通过其表面自由电子的集体振荡与不同频率的光子发生共振，根据颗粒的尺寸、形状、距离和周围介质的介电常数等的不同，从而实现对不同波长的光进行共振吸收，因而在受到广泛的关注。
通过把贵金属纳米粒子复合到电极表面，利用其表面等离激元共振效应，可以提高光电化学电极在可见光区域的光响应。
