紫外光探测器在水下应用中比可见光和红外光探测器具有背景噪声低、选择性强的优势。基于固液界面自驱动机制的光电化学型（PEC）紫外光探测器因其结构简单、灵敏度高，在环境监测、生物医学和水下通信等领域展现出良好的应用潜力。然而，传统光电极普遍存在光生载流子复合率高、界面反应动力学缓慢等问题。虽然p-n结和表面修饰策略能改善PEC紫外探测器性能，但仍面临工艺复杂、光响应不高等挑战。  

本工作利用金属有机框架衍生的氧化锌纳米笼（NCs）制备了高性能、自驱动和优异稳定性的PEC紫外光电探测器。氧化锌NCs同步增强紫外吸收、促进光生载流子分离、加速ZnO/电解质界面的电荷转移，从而优化整体紫外光探测性能。在365 nm紫外光照射下，基于ZnO NCs的PEC紫外光探测器表现出300.6 mA/W的超高响应值，10/20 ms的快速响应速度，出色的光谱选择性（2000）和优异的循环稳定性（10000次循环无衰减），是目前最好的PEC紫外光电探测器之一。此外，自供电的ZnO PEC紫外光电探测器具有良好的水下光学成像能力。本工作为水下环境中高性能紫外光电探测器的设计提供了一个新的思路。

图1 ZnO NCs的表征：(a) ZnO NCs光阳极的数字图像；(b) ZnO NCs和FTO的透射光谱；(c) ZnO NCs样品的XRD图谱；(d) ZnO NCs的SEM图像(插图：高倍率下的SEM图像)；(e) ZnO NCs的HRTEM图像；(f) ZnO NCs的SAED图像。

图2 ZnO NCs PEC UV PD的自供电光响应：(a) 在不同光照强度下，365纳米波长下的J-t曲线；(b) 不同功率密度下ZnO NCs对应的R和D*值；(c) 在365和405纳米波长下照射的ZnO NCs PEC的J-t曲线 (插图：405纳米波长下的J-t曲线)；(d) ZnO NCs的上升和衰减曲线；(e) ZnO NCs在365纳米波长下10000次循环的稳定性测试；(f) 与其他最近报道的自供电PEC UV PDs的性能比较。

图3 (a) 氧化锌样品紫外-可见漫反射光谱；(b) 氧化锌样品光致发光光谱；(c) 氧化锌样品的EIS值；(d) 黑暗条件下和365 nm照明条件下的电压差。

图4 水下光学成像应用：(a) 水下光学成像系统示意图；(b) 图像扫描系统获得的图像；(c) b中蓝线的剖面。

冯伟，东北林业大学化学化工与资源利用学院教授，博士生导师，主要从事纳米光电材料、光电储能材料和柔性仿生材料等领域的研究。以第一或通讯作者在国际著名期刊Advanced Materials、ACS Nano等发表SCI论文90余篇，引用次数达6000余次；获得黑龙江省科学技术二等奖1项、黑龙江省高校科学技术一等奖1项，授权国家发明专利6项，出版学术专著1部，参与出版英文学术专著1部。主持国家自然科学基金青年基金、黑龙江省优秀青年基金、黑龙江省自然科学基金等多项基金。

课题组网站：https://www.x-mol.com/groups/wfeng

Li X, Shao Z, Zhang Y, et al. MOF-derived ZnO nanocages with enhanced UV absorption and photocarrier dynamics for high-performance underwater photodetection and optical imaging. Nano Research, 2025, https://doi.org/10.26599/NR.2025.94907403.