Herein, we synthesized a Cu₂O and Co₃O₄ incorporation with MoS₂ to produce MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O nanocomposites by facile sonication assisted hydrothermal methods. The phase structure and elemental composition of MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O nanocomposites were investigated using X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) morphology studies confirm that MoS₂/Co₃O₄ nanostructure self-assembles in a mixed nanosheet configuration after the introduction of Cu₂O. The synthesized samples were used as new types of Pt-free counter electrodes (CE) for DSSCs. Among all, the DSSCs based on the MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O CE yields a maximum power conversion efficiency of 3.68% (J_sc = 8.2 mA cm^-2, V_oc = 0.71 mV and FF = 0.629%) under the standard AM 1.5 G illumination, which is 2.5 times higher than that of pure MoS₂. To assess the photocatalytic activity, prepared samples were used to suppress methylene blue (MB) and rhodamine B (RhB) dye under UV-visible light irradiation. The MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O nanocomposites had the highest photocatalytic degradation efficiency of all the samples. It increased degradation efficiency from 43% to 91% for MB dye after 100 minutes, and from 47% to 92% for RhB dye after 90 minutes. Scavengers test analysis proved that the superoxide radical (•O₂^-) play a major role in the MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O photocatalytic system. After four consecutive photocatalytic cycles, the crystal structure and surface morphology of the MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O nanocomposites used in the 4th cycle were more stable, and this was confirmed by SEM, EDAX and XRD studies. The broader significance of these findings provides a straightforward approach for synthesizing a low-cost and high-efficiency MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O nanocomposite for CE in DSSC photovoltaic cells and facilitates organic pollutant removal through photocatalytic applications.

中文翻译：

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MoS2/Co3O4/Cu2O 纳米复合材料的协同效应可实现卓越的太阳能电池和光降解效率


在此，我们合成了 Cu₂O 和 Co₃O₄ 与 MoS₂ 结合，通过简单的超声辅助水热法生产 MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O 纳米复合材料。使用 X 射线衍射 （XRD） 和 X 射线光电子能谱 （XPS） 技术研究了 MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O 纳米复合材料的物相结构和元素组成。扫描电子显微镜 （SEM） 和透射电子显微镜 （TEM） 形态学研究证实，MoS₂/Co₃O₄ 纳米结构在引入 Cu₂O 后以混合纳米片构型自组装。合成样品用作 DSSC 的新型无 Pt 对电极 （CE）。其中，基于 MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O CE 的 DSSC 在标准 AM 1.5G 照明下产生的最大功率转换效率为 3.68%（J_sc = 8.2mAcm-2，V_oc = 0.71mV 和 FF = 0.629%），比纯 MoS₂ 高 2.5 倍。为了评估光催化活性，使用制备的样品在紫外可见光照射下抑制亚甲蓝 （MB） 和罗丹明 B （RhB） 染料。MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O 纳米复合材料在所有样品中具有最高的光催化降解效率。100 分钟后，MB 染料的降解效率从 43% 提高到 91%，RhB 染料的降解效率从 90 分钟后从 47% 提高到 92%。 清除剂测试分析证明，超氧自由基 （•O₂^-） 在 MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O 光催化体系中起主要作用。经过连续 4 次光催化循环后，第 4 次循环中使用的 MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O 纳米复合材料的晶体结构和表面形貌更加稳定，这一点得到了 SEM、EDAX 和 XRD 研究的证实。这些发现的更广泛意义为在 DSSC 光伏电池中合成用于 CE 的低成本和高效率的 MoS₂/Co₃O₄/Cu₂O 纳米复合材料提供了一种直接的方法，并有助于通过光催化应用去除有机污染物。