Research|多维异质结光电电极为可穿戴传感器提供新方案

武汉纺织大学熊祎团队，安徽大学曾玮团队，中国科学院高能物理研究所靳硕学团队提出一种层级会聚的缺陷工程修复策略，构建了 ZnO/Bi₂O₃/BiOCl/BP/MXene 多维异质结框架的光电电极结构并应用于灵敏的光电化学/静电耦合传感，相关成果以 "Hierarchically-converged defect engineering with 2D black phosphorus/MXene sequence for sensitive photoelectrochemical-electrostatic sensors" 为题发表在 Research 上。

Citation: Wei Zeng, Yuan Zhang, Zhengyin Wu, Zichu Zhang, Liting Deng, Yuan Tian, Mengying Che, Yiming Chen, Yi Xiong, Yumin Wang, et al. Hierarchically Converged Defect Engineering with 2-Dimensional Black Phosphorus/MXene Sequence for Sensitive Photoelectrochemical-Electrostatic Sensors. Research.  2025; 8: 0966. DOI: 10.34133/research.0966

1.研究背景

多功能传感器在健康监测、环境感知和智能电子等领域具有广泛应用。光电化学传感器与静电场传感器因其高灵敏度而备受关注，尤其是在生物电信号（如表面肌电信号 sEMG）检测方面。然而，传统电极存在信号弱、稳定性差等问题，制约了其实际应用。如何精准调控二维材料基异质结器件微结构和能级匹配，进而有效结合光电与静电耦合效应，成为当前智能传感器应用研究的难点。

2.新研究亮点

本研究提出了一种层级会聚的缺陷工程修复策略，构建了 ZnO/Bi₂O₃/BiOCl/BP/MXene 多维异质结框架的光电电极结构（图1）。通过依次引入二维 BP 与 MXene，精准修复了 BiOCl 三维框架中的纳米孔缺陷，显著提升了电极的接触面积、能级匹配与载流子传输路径，有效提高了光电与静电耦合性能（图2）。

图1 ZnBiPM 电极制备示意图图2 ZnBiPM 电极结构示意图与能级结构图