文|小律良人

编辑|小律良人

引言

半导体材料在电化学领域中具有广泛应用的潜力，尤其是在电催化反应中，NiZn纳米杂化物具有出色的电催化性能，可有效促进氧还原反应和氢氧化物反应。

电化学催化领域一直是研究的热点之一，因为催化材料的设计和开发，对于清洁能源转换和环境保护具有重要意义。

探索低成本高效的电催化剂

化石燃料的使用对环境造成了许多危害，如有毒气体排放、全球变暖、气候变化、酸雨和生物多样性威胁等，化石燃料是有限资源，过度利用将导致储量减少，因此迫切需要探索和利用可再生能源作为替代品。

电化学水分解是一种生产清洁能源燃料的替代方法，为了实现高效的电解水反应，需要高性能高效的催化剂，铂和RuIr中心催化剂被认为是最具有潜力的电催化剂，但它们的成本高并且稀缺，限制了它们的商业应用。

因此研究人员已经开始寻找低成本、丰富和耐久的电催化剂，渡金属硫族化物、碳化物、磷化物、氧化物和氢氧化物等材料已经被广泛研究，用于碱性或酸性电解质，并取得了显著的表现。

氢是一种绿色燃料，可以替代碳氢化合物基燃料，它是一种可再生的清洁选择，能量产量比碳氢化合物高出2.75倍，并且没有有毒气体排放。

H2的利用产生的副产品是水，可以回收利用来产生更多的H2，这种方法符合可持续性和绿色能源政策的理念，可以应用于燃料电池电力生产以及运输和燃烧目的的燃料，然而与化石燃料一样，H2也需要注意保护自然资源。

目前H2的生产主要依赖不可再生资源，如化石燃料，从经济角度来看，使用传统方法生产天然气来生产H2是不可行的，因此需要开发绿色模式来生产绿色的H2，以满足当前的能源需求并确保未来的需求。

金属氧化物纳米杂化物的生物合成

p型半导体氧化物氧化镍以其良好的特性而闻名，例如导电性和透明度，它具有类似于岩盐的结构，NiO是一种丰富的材料，具有低成本，因此被广泛用作催化剂，NiO因其在各种应用中的潜力而受到研究。

氧化锌由于其稳定、环境友好、相对丰富的性质和经济可行性，多年来一直是另一种用于催化应用的显着金属氧化物，ZnO在通过不同技术进行带隙定制方面也非常灵活，许多研究报告了在不同应用中使用的具有不同形态的ZnO纳米颗粒制造。

金属氧化物已采用各种合成模式，例如化学浴沉积、共沉淀和水热方法，其中，热液路线一直是常用的方法，NiOZnO的纳米复合材料杂化物凭借其良好的光电、机械、催化、热和机械特性，已被制造并用于不同的应用，

混合半导体金属氧化物具有纳米尺寸和纳米复合材料形式的不同带隙，已被证明可以表达令人印象深刻的物理化学方面，NiOZnO纳米复合材料由于其固有的半导体特性而受到重视，即NiO是p型，而ZnO是n型材料，其直接带隙分别约为36和3.37 eV。

因此NiOZnO纳米杂化物表现出了出色的新特性，作为二元金属氧化物，与单相金属或金属氧化物相比，它们在高度氧化还原行为和电化学导电性方面表现出优异的电化学性能。

纳米尺度的n型和p型金属氧化物的混合产生了p-n结的形成，从而为纳米技术应用带来了有趣的特征，用于合成单一金属氧化物的传统方法已用于金属氧化物纳米杂化物，例如均相沉淀、溶胶-凝胶、溶剂-热、热液、静电纺丝等。

用于制造不同应用中使用纳米材料的物理方法，已知存在一些实际规模的限制，例如，化学路线基于使用合成有毒化合物，这些化合物不仅会释放到环境中，而且由于其持久性而无限期地存在。

由于经济、环境和运营方面的考虑，物理化学合成模式在商业规模上并不适用，相比之下，生物合成路线与绿色化学和可持续性的规则完全一致，绿色纳米材料是利用自然界的生物工厂，如植物和微生物，制造的。

通过生物途径合成的纳米材料具有简便、经济、无毒和生物相容等特点，适用于不同的应用，如电催化剂、超级电容器、抗菌剂和光催化剂等，利用更环保的路线来合成良好经济可行性的优质纳米材料，确实比传统的物理和化学方法更具优势。

这些化合物在降血糖和降血压方面具有补救作用，通过利用这些生物活性物质，可以有效地合成出优质的纳米材料，适用于各种应用领域，如光伏和生物医学设备，可以采用更环保的路线合成纳米材料。

这种绿色合成方法可以调整纳米材料的特性，满足不同应用领域的需求，近年来对不同过渡金属氧化物的分解水电位进行了广泛研究，ZnO因其简单的合成程序、相对较低的成本、更高的可用性和生态无毒性而受到特别关注。

当今许多研究人员，试图通过改性ZnO的复合材料、合金化、掺杂等方式，提高ZnO的水分解电位，以实现最大程度的水分解效果，一些研究报道了具有潜力的ZnO纳米材料形式，如纳米棒、纳米花和纳米线。

例如在帕夫连科等人的最新报告中，他们通过形成n-SiTiO2ZnO结构改性ZnO纳米颗粒，利用势垒效应增强了光电流，另一项研究合成了具有成核调节垂直方向的ZnO纳米棒，显示出可观的水分解潜力。

使用沉淀法制备的ZnO颗粒，在水分解中表现出令人印象深刻的析氢性能，掺杂ZnO以提高性能方面，共掺杂ZnO纳米棒具有金属有机框架涂层，显示出高效的水分解光阳极特性，这种增强的性能归因于Co。

分子有机框架还改善了带电物质的传输、稳定性和分离效果，还有报道称，通过气溶胶辅助化学气相沉积法合成的Fe掺杂ZnO在水分解中也具备有效性，ZnO-NiO纳米复合材料被合成并用于柳氮磺吡啶的光降解。

这些研究表明，ZnO及其改性形式作为水分解材料具有巨大潜力，目前尚未有关于NiOZnO绿色纳米杂化物的水分解研究的报告，通过氧析出反应和氢析出反应来生产绿色能源的研究。

通过线性扫描伏安法和电化学阻抗谱测试，以泡沫镍作为工作电极，评估了NiOZnO-GNH的电催化性能，特别是对OER和HER的催化效果，与HER相比，该催化剂在OER方面表现出显著的高效率。

本研究首次通过植物合成方法合成了纯立方体形状的NiOZnO-GNH基电催化剂材料，展示了其潜在应用价值。

结果和讨论

通过FT-IR和GC-MS光谱技术，分析了Rusty Nail Olive叶提取物中的有机功能团和次生代谢产物，呈现了Rusty Nail Olive叶提取物的FT-IR、UV-Vis和GC-MS色谱图，UV-Vis分光光度学分析范围为200-800 nm。

在紫外可见区域，Rusty Nail Olive叶提取物中的植物化合物的显著峰已经被区分出来，UV-Vis检测器在紫外可见区域指示了酚类成分，这归因于具有共轭苯基系统的吸光能力，尤其是在紫外区域。

在200至520 nm之间检测到的吸光度是由苯酚、黄酮类化合物以及黄酮和黄醇类化合物引起的，表明Rusty Nail Olive叶提取物中存在这些化合物，通过FT-IR在4000-400 cm-1的扫描范围内探测到的分子排列和有机功能团表明。

FT-IR图案还显示了硝基化合物，观察到1424.40 cm-1处的N-O对称伸缩，在1094.39和1018.05 cm-1处的次要振动被归因于含有C-H摆动键的卤代烷烃，除了这些化合物，还表明存在芳香胺、醚、醇、酯、羧酸、脂肪胺和烯烃。

结语

通过对半导体NiZn纳米杂化物的制备、表征和电化学特性的阐明，这项研究为探索新型电化学材料的应用，提供了重要的理论和实验基础。

未来，进一步优化制备工艺和电化学行为的认识，将有望推动该材料在能源转化、环境治理等领域的广泛应用，这一研究为开发高效电催化材料和推动可持续发展做出了重要贡献。