High Piezo-photocatalytic Efficiency of CuS/ZnO Nanowires Using Both Solar and Mechanical Energy for Degrading Organic Dye

材料科学 纳米线 异质结 光催化 压电 纳米复合材料 纳米技术 电场 光电子学 复合材料 催化作用 生物化学 量子力学 物理 化学
作者
Deyi Hong,Weili Zang,Xiao Guo,Yongming Fu,Haoxuan He,Jing Sun,Lili Xing,Baodan Liu,Xinyu Xue
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:8 (33): 21302-21314 被引量:309
标识
DOI:10.1021/acsami.6b05252
摘要

High piezo-photocatalytic efficiency of degrading organic pollutants has been realized from CuS/ZnO nanowires using both solar and mechanical energy. CuS/ZnO heterostructured nanowire arrays are compactly/vertically aligned on stainless steel mesh by a simple two-step wet-chemical method. The mesh-supported nanocomposites can facilitate an efficient light harvesting due to the large surface area and can also be easily removed from the treated solution. Under both solar and ultrasonic irradiation, CuS/ZnO nanowires can rapidly degrade methylene blue (MB) in aqueous solution, and the recyclability is investigated. In this process, the ultrasonic assistance can greatly enhance the photocatalytic activity. Such a performance can be attributed to the coupling of the built-in electric field of heterostructures and the piezoelectric field of ZnO nanowires. The built-in electric field of the heterostructure can effectively separate the photogenerated electrons/holes and facilitate the carrier transportation. The CuS component can improve the visible light utilization. The piezoelectric field created by ZnO nanowires can further separate the photogenerated electrons/holes through driving them to migrate along opposite directions. The present results demonstrate a new water-pollution solution in green technologies for the environmental remediation at the industrial level.
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