Name: Synthese van Hierarchical ZnO / CdSSe heterostructuur Nanotrees (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 50 s
Description: Leer de synthese van hiërarchische ZnO/CdSSe nanobomen via chemische dampdepositie voor zonne-energie en opto-elektronische toepassingen. Deze methode biedt een kosteneffectieve aanpak.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

De auteurs danken Svilen Bobev voor zijn hulp bij de XRD spectra en K. Booksh voor hulp bij de sputter coater uitrusting.

1. Synthese van Tree-achtige ZnO / CdSSe Nanostructures <ol><li> Voorbehandeling en gouden coating saffier substraten OPMERKING: De goudlaag als katalysator in de groei van de ZnO nanodraden. <ol><li> Schone objectglaasjes saffier (a-vlak 10 x 10 x 1 mm) in 99,5% ethanol 5 min van sonicatie op het substraat voor Au sputteren bereiden. </li><li> Stort een 10-nm (± 2 nm) -longhaasjes film van goud op de saffier dia&#39;s met een sputter coater en gouden doel. </li></ol></li><li> Synthese van ZnO nanodraden Opmerking: Het ultrasoonapparaat stap 1.2.2 resulteert in een homogene ZnO en koolstof (ZnO / C) mengsel. Na menging wordt het mengsel verandert in een grijze kleur. De compacteringsstap 1.2.3 voorkomen dat er lucht in het mengsel aanwezig is en dat de ZnO en koolstof in nauw contact. Na CVD, moet een witte film ZnO nanodraden worden afgezet op het substraat, naar beneden naar de boot. <ol><li> Meng 1 g ZnO nanopoeders en activated koolstof (massafractie van 50:50) in 10 ml 99,5% ethanol en goed roeren met een spatel. </li><li> Ultrasone trillingen van het mengsel in een waterbad bij 20 ° C gedurende 30 minuten en droog het in een oven ~ 5 uur bij 80 ° C. </li><li> Plaats de ZnO / C mengsel in een aluminium boot en compact het goed met een spatel. </li><li> Plaats de met goud beklede saffier dia&#39;s op de top van de alumina boot, met de met goud beklede zijde naar beneden. Plaats de alumina boot in het centrum van de kwartsbuis in een horizontale buisoven. </li><li> Spoel de kwartsbuis gedurende 1 uur met Ar bij een stroomsnelheid van 40 sccm bij kamertemperatuur (RT). Verhoog de temperatuur van RT tot 900 ° C met een snelheid van 80 ° C / min en houden de argon debiet constant. </li><li> Houd de temperatuur op 900 ° C gedurende 2 uur. Open de kwartsbuis aan beide uiteinden door het verwijderen van de rubberen stop gas inlaten en dat er lucht in de buis om zuurstof te voorzien voor de reactie. </li><li> Houd de reactietemperatuur op 900 ° C gedurende 3 uur met de rubber stoppers verwijderd. Afkoelen tot kamertemperatuur met een snelheid van 10 ° C / min. </li><li> Neem de boot en de dia uit de oven. </li></ol></li><li> Afzetting van CdSSe takken op ZnO nanodraden LET OP: De alumina boot van CdS / Se werd weergegeven in het midden van de kwartsbuis. De bereide ZnO nanodraden werden naar boven en waren 10 cm stroomafwaarts van de boot. Na deze tweede CVD, een oranje / gele film, die de ZnO / CdSSe nanostructuur, worden afgezet op de dia. <ol><li> Meng 0,5 g CdS en CdSe (CdS / Se) poeder goed (massa fractie van 50:50) en plaats het mengsel in een aluminium boot. Compacte het mengsel goed. </li><li> Plaats de alumina boot van CdS / Se en de eerder bereide ZnO nanodraadje monster in de kwartsbuis. </li><li> Spoel de buis met Ar bij een stroomsnelheid van 40 sccm bij kamertemperatuur gedurende 1 uur. Verhoging van de reactietemperatuur tot 820 ° C met een snelheid van 80 ° C / min. Houd de temperatuur op 820 ° C gedurende 30 min. </li><li> Afkoelen tot RT opeen snelheid van 10 ° C / min. Neem de boot en de dia uit de oven. </li></ol></li><li> Synthese van controlemonsters: ZnO en CdSSe nanodraden <ol><li> Synthetiseren ZnO nanodraden als in paragraaf 1.2 onder dezelfde experimentele omstandigheden. </li><li> Synthetiseren CdSSe nanodraden als in paragraaf 1.3, onder dezelfde experimentele omstandigheden, met dezelfde hoeveelheid CdS en CdSe samenstelling, maar met een schone, goud gecoate saffier dia als het substraat in plaats van de-ZnO afgezet glijbaan. </li></ol></li></ol> 2. morfologische en Kristallografische karakterisering <ol><li> Monteer het monster op de SEM podium met een klem en plaats het monster in de vacuümkamer van de SEM instrument. Neem SEM foto&#39;s op hoge resolutie-modus met een werkafstand van 12,0 mm bij een spanning van 3 kV en een vergrotingsfactor tussen 3,000X en 10.000X 11,12. </li><li> Neem EDS gegevens hetzelfde monster met de röntgendetector op dezelfde werkafstand van12,0 mm. Stel het instrument analyse modus en pas de spanning 20 kV, waardoor een stroom van 20 tot 40 uA 13. </li><li> Verzamel XRD spectra op een X-ray poeder diffractometer gebruikt gefilterde Cu Ka straling (λ = 1,5418 Å) 11,12. </li></ol> 3. PL Emissie Spectroscopie en Tijdopgeloste PL Lifetime Metingen LET OP: PL spectra en-time gecorreleerde single photon tellen (TCSPC) metingen bij KT werden met behulp van een versterkte Ti uitgevoerd: saffier oscillator na de tweede harmonische generatie (SHG), het produceren van een trein van 50 FSEC pulsen gecentreerd bij een golflengte van 400 nm en met een uitgangsvermogen van 14 mW 1,76. <ol><li> Bevestig het monster in een monsterhouder die het monster gezicht posities aan de laser en de detector. Lijn de laser te richten op het monster. Meet de PL emissiespectra van de monsters van 500 nm tot 900 nm golflengte met behulp van een glasvezel spectrometer. </li><li> Gebruik één-foton detector (avalanche fotodiode of fototubus) tot tijd opgelost PL levens met een kleur glas filter en een 500- of 650-nm interferentie banddoorlaatfilter meten. </li><li> Insert ZnO, CdSSe of ZnO / CdSSe dia&#39;s in de monsterhouder. Meet de zuivere ZnO nanodraden met de 500-nm banddoorlaatfilter en de CdSSe of ZnO / CdSSe monsters met een 650-nm banddoorlaatfilter. </li><li> Gebruik een in de tijd gecorreleerd enkel foton balie of een snelle oscilloscoop aan de tijdsopgeloste fluorescentie verval levens te meten. </li></ol>

<ol><li>Swank, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+Properties+of+II-VI%5BTitle%5D)+AND+%22Compounds.+Phys.+Rev%22%5BJournal%5D)">Surface Properties of II-VI.</a> Compounds. Phys. Rev. 153 (3), 844-849 (1967).</li>
<li>Bagnall, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+pumped+lasing+of+ZnO+at+room+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys.+Lett%22%5BJournal%5D)">Optically pumped lasing of ZnO at room temperature.</a> Appl Phys. Lett. 70 (17), 2230-2232 (1997).</li>
<li>Zheng, Z. K., Xie, W., Lim, Z. S., You, L., Wang, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS+sensitized+3D+hierarchical+TiO2%2FZnO+heterostructure+for+efficient+solar+energy+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">CdS sensitized 3D hierarchical TiO2/ZnO heterostructure for efficient solar energy conversion.</a> Sci. Rep. 4, (2014).</li>
<li>Anta, J. A., Guillén, E., Tena-Zaera, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ZnO-Based+Dye-Sensitized+Solar+Cells%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Phys.+Chem.+C%22%5BJournal%5D)">ZnO-Based Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (21), 11413-11425 (2012).</li>
<li>Pelligra, C. I., Majewski, P. W., Osuji, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+area+vertical+alignment+of+ZnO+nanowires+in+semiconducting+polymer+thin+films+directed+by+magnetic+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">Large area vertical alignment of ZnO nanowires in semiconducting polymer thin films directed by magnetic fields.</a> Nanoscale. 5 (21), 10511-10517 (2013).</li>
<li>Reddy, N. K., Devika, M., Shpaisman, N., Ben-Ishai, M., Patolsky, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+and+cathodoluminescence+properties+of+CdSe%2FZnO+hierarchical+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Chem%22%5BJournal%5D)">Synthesis and cathodoluminescence properties of CdSe/ZnO hierarchical nanostructures.</a> J. Mater. Chem. 21 (11), 3858-3864 (2011).</li>
<li>Lee, Y. L., Chi, C. F., Liau, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS%2FCdSe+Co-Sensitized+TiO2+Photoelectrode+for+Efficient+Hydrogen+Generation+in+a+Photoelectrochemical+Cell%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Mater%22%5BJournal%5D)">CdS/CdSe Co-Sensitized TiO2 Photoelectrode for Efficient Hydrogen Generation in a Photoelectrochemical Cell.</a> Chem. Mater. 22 (3), 922-927 (2010).</li>
<li>Rincón, M. E., Sánchez, M., Ruiz-García, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photocorrosion+of+Coupled+CdS%2FCdSe+Photoelectrodes+Coated+with+ZnO%3A+Atomic+Force+Microscopy+and+X-Ray+Diffraction+Studies%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Electrochem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Photocorrosion of Coupled CdS/CdSe Photoelectrodes Coated with ZnO: Atomic Force Microscopy and X-Ray Diffraction Studies.</a> J. Electrochem. Soc. 145 (10), 3535-3544 (1998).</li>
<li>Leschkies, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photosensitization+of+ZnO+Nanowires+with+CdSe+Quantum+Dots+for+Photovoltaic+Devices%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Photosensitization of ZnO Nanowires with CdSe Quantum Dots for Photovoltaic Devices.</a> Nano Lett. 7 (6), 1793-1798 (2007).</li>
<li>Gonzalez-Valls, I., Lira-Cantu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vertically-aligned+nanostructures+of+ZnO+for+excitonic+solar+cells%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Vertically-aligned nanostructures of ZnO for excitonic solar cells: a review.</a> Energy Environ Sci. 2 (1), 19-34 (2009).</li>
<li>Zhu, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+vertically+aligned+ultra-long+ZnO+nanowires+on+heterogeneous+substrates+with+catalyst+at+the+root%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Synthesis of vertically aligned ultra-long ZnO nanowires on heterogeneous substrates with catalyst at the root.</a> Nanotechnology. 23 (5), 055604(2012).</li>
<li>Yang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+Growth+of+ZnO+Nanowires+and+Their+Optical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Func.+Mater%22%5BJournal%5D)">Controlled Growth of ZnO Nanowires and Their Optical Properties.</a> Adv. Func. Mater. 12 (5), 323-331 (2002).</li>
<li>Myung, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composition-Tuned+ZnO%E2%88%92CdSSe+Core%E2%88%92Shell+Nanowire+Arrays%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Composition-Tuned ZnO−CdSSe Core−Shell Nanowire Arrays.</a> ACS Nano. 4 (7), 3789-3800 (2010).</li>
<li>Pan, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Color-Tunable+Photoluminescence+of+Alloyed+CdSxSe1-x+Nanobelts%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Color-Tunable Photoluminescence of Alloyed CdSxSe1-x Nanobelts.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (45), 15692-15693 (2005).</li>
<li>Rakshit, T., Mondal, S. P., Manna, I., Ray, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CdS-decorated+ZnO+nanorod+heterostructures+for+improved+hybrid+photovoltaic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Inter%22%5BJournal%5D)">CdS-decorated ZnO nanorod heterostructures for improved hybrid photovoltaic devices.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 4 (11), 6085-6095 (2012).</li>
<li>Nan, W. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Crystal+Structure+Control+of+Zinc-Blende+CdSe%2FCdS+Core%2FShell+Nanocrystals%3A+Synthesis+and+Structure-Dependent+Optical+Properties%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Crystal Structure Control of Zinc-Blende CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals: Synthesis and Structure-Dependent Optical Properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (48), 19685-19693 (2012).</li>
<li>Li, Z., Nieto-Pescador, J., Carson, A. J., Blake, J. C., Gundlach, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Efficient+Z-scheme+charge+separation+in+novel+vertically+aligned+ZnO%2FCdSSe+nanotrees%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">Efficient Z-scheme charge separation in novel vertically aligned ZnO/CdSSe nanotrees.</a> Nanotechnology. 27 (13), 135401(2016).</li>
</ol>

Gegevens en cijfers in dit artikel worden genoemd uit de literatuur in de nanotechnologie door Li et al. 17.

De verticale uitlijning van ZnO nanodraden (stengel) zijn gebaseerd op epitaxiale groei op het substraat. ZnO nanodraden groeien bij voorkeur langs de &lt;0001&gt; richting die overeenkomt met de periodiciteit van de a-vlak van saffier 12. Daarom is de soort en de kwaliteit van het substraat groot belang. Verschillende diktes van de goud coating op het substraat, van 5 nm tot 20 nm, zijn getest en toonde geen significant verschil in de groei van ZnO nanodraden. De lengte van de ZnO nanodraden kan worden bijge...

ZnO is een II-VI halfgeleider met een bandafstand (BG) van 3,3 eV, een hoge elektronenmobiliteit en een grote exciton bindingsenergie 1,2. Het is een overvloedig halfgeleidend materiaal met een overvloed aan de huidige en toekomstige toepassingen in optische apparatuur, zonnecellen en fotokatalyse. Echter, ZnO is transparant, dat de toepassing ervan in het zichtbare spectrale gebied beperkt. Daarom materialen absorberen van zichtbaar licht, zoals smalle spleet halfgeleiders 3, kleurstofmoleculen 4 en 5 lichtgevoelige polymeren, zijn vaak gebruikt voor sensibilisatie ZnO zichtbaar lichtabsorptie. CdS (BG 2.43 eV) en CdSe (BG 1,76 eV) komen vaak voor II-VI narrow-gap halfgeleiders en zijn intensief onderzocht. BG en roosterparameters van het ternaire legering CdSSe kan worden ingesteld door variatie van de molaire verhoudingen van de componenten VI 6,7. ZnO / CdSSe nanocomposieten zijn zou resulteren in efficiënte photovoltaic energieomzetting 8,9. De combinatie van de efficiënte elektron transport route van verticaal gerichte ZnO nanodraden in de richting van een substraat met de verbeterde zichtbaar licht absorptie van de CdSSe takken geleid tot een efficiënte overdracht van elektronen tussen de stam en takken 9,10. Zo gesynthetiseerd we een nieuwe boom-achtige ZnO / CdSSe nanostructuur, waarbij verticaal uitgelijnde ZnO nanodraden zijn versierd met CdSSe takken. Dit samengesteld materiaal kan fungeren als een bouwsteen voor nieuwe zonne-energie conversie apparaten. Dit protocol beschrijft hoe ZnO nanodraadje arrays worden geteeld op een saffieren substraat door one-step chemical vapour deposition (CVD) van ZnO en C poeders, volgens een procedure die eerder is gepubliceerd 11. Na de groei van ZnO nanodraden, wordt een tweede stap van CVD toegepast om CdSSe takken groeien op de ZnO nanodraden. We gebruiken X-ray poeder diffractie (XRD), scanning electron microscopy (SEM), enenergie-dispersieve röntgenspectroscopie (EDS) op de kristalstructuren, morfologie en samenstelling van de ZnO / CdSSe nanotrees (NT) te meten. De optische eigenschappen en ladingsdragers overdracht mechanisme tussen de takken en stam zijn onderzocht door fotoluminescentie (PL) spectroscopie en tijdsopgeloste PL levensduur metingen.

<table><tbody><tr><td>ZnO</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1314-13-2</td><td></td></tr><tr><td>Geactiveerde koolstof</td><td>Alfa</td><td>231-153-3</td><td></td></tr><tr><td>CdSe</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-24-7</td><td></td></tr><tr><td>CdS</td><td>Sigma Aldrich</td><td>1306-23-6</td><td></td></tr><tr><td>Saffier</td><td>MTI</td><td>2SP</td><td>a-plane, 10 &times; 10 &times; 1 mm</td></tr><tr><td>oven</td><td>Lindberg Blue M</td><td>SSP</td><td></td></tr><tr><td>Scanning elektronenmicroscoop</td><td>Hitachi</td><td>S5700</td><td>geassembleerd met een Oxford Inca X-act detector</td></tr><tr><td>Röntgenpoederdiffractometer</td><td>Rigaku</td><td>MiniFlex</td><td>gefilterde Cu K&alpha; straling (&lambda;=1.5418&nbsp;&Aring;)</td></tr><tr><td>Versterkte Ti:saffier oscillator</td><td>Coherent Mantis</td><td>Coherent Legend-Elite</td><td></td></tr><tr><td>Single foton detectie module</td><td>ID Quantique</td><td>ID-100</td><td></td></tr><tr><td>Sputter coater</td><td>Cressington</td><td>308</td><td>geassembleerd met gouden doelwit</td></tr><tr><td>Vezelsonde spectrometer</td><td>Photon Control</td><td>SPM-002</td><td></td></tr><tr><td>Gekleurde glazen filter</td><td>Thorlabs</td><td>FGB37-A - &Oslash;25 mm BG40</td><td>AR Gecoat: 350 - 700&nbsp;nm</td></tr><tr><td>Gecomprimeerd argongas</td><td>Keen</td><td>7440-37-1</td><td></td></tr></tbody></table>

synthese van hierarchical zno / cdsse heterostructuur nanotrees

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Een twee-staps chemische damp depositie procedure wordt hier toegepast om boomachtige hiërarchische ZnO / CdSSe hetero-nanostructuren te bereiden. De structuren zijn samengesteld uit CdSSe takken geteeld op ZnO nanodraden die verticaal worden uitgelijnd op een transparante saffier substraat. De morfologie werd gemeten met scanning elektronenmicroscopie. De kristalstructuur werd bepaald door röntgen poeder diffractie analyse. Zowel de ZnO stam en CdSSe takken overwegend wurtzite kristalstructuur. De molverhouding van S en Se in de CdSSe takken werd gemeten met energie-dispersieve röntgenspectroscopie. De CdSSe takken resulteren in sterk zichtbaar licht absorptie. Fotoluminescentie (PL) spectroscopie toonde dat de stam en takken vormen een type-II-heterojunctie. PL levensduur toonden een afname van de levensduur van de emissie van bomen vergelijking met emissie van ZnO individuele stammen of takken CdSSe en geven snelle ladingsoverdracht tussen CdSSe en ZnO. de Vertitisch uitgelijnd ZnO stammen een directe elektronentransport weg naar het substraat en een doelmatig ladingsscheiding na foto-excitatie van zichtbaar licht. De combinatie van de bovengenoemde eigenschappen maakt ZnO / CdSSe nanotrees veelbelovende kandidaten voor toepassingen in zonnecellen, fotokatalyse en opto-elektronische inrichtingen.

Figuur 1 toont de groei mechanisme van ZnO / CdSSe NT. De procedure werd een katalytische damp-vloeistof-vaste stof (VLS) proces gevolgd door een niet-katalytische damp-vaste stof (VS) groei. In de eerste stap VLS, ZnO en C reageren in Ar-atmosfeer, waardoor metallic Zn en koolmonoxide. Zn wordt vervolgens opgelost in de gouden precursor op het saffiersubstraat. ZnO nanodraden groeien van de opgeloste Zn en de resterende zuurstof. In de tweede stap, blootstelling aan luc...

Hier, we bereiden en karakteriseren van nieuwe boomachtige hiërarchische ZnO / CdSSe nanostructuren, waarbij CdSSe takken worden geteeld op verticaal uitgelijnd ZnO nanodraden. De resulterende nanotrees een potentiële materialen voor zonne-energie conversie en andere opto-elektronische inrichtingen.

Synthese van Hierarchical ZnO / CdSSe heterostructuur Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Het algemene doel van dit experiment is het synthetiseren van een boomachtige nanostructuur met zinkoxide-stammen en cadmium-sulfoselenide-takken, en het karakteriseren van de morfologie, kristalstructuur en optische eigenschappen ervan. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen over de toepassing van nanocomposietmaterialen in optische en elektro-optische toepassingen.Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat chemische dampdepositie een eenvoudige en kosteneffectieve manier is om boomachtige nanostructuren met goed gedefinieerde interfaces te produceren. De cadmium-sulfo-selenide-takken absorberen zichtbaar licht en vormen een heterojunctie van type II met een zinkoxide-stam. De heterojunctie vergemakkelijkt een efficiënte elektronentransfer van de takken naar de stam.De optische eigenschappen geven aan dat de nanobomen veelbelovende materialen zijn voor toepassingen die profiteren van een z-schema ladingsoverdrachtmechanisme, zoals zonnecellen en andere opto-elektronische apparaten. Hoewel deze materie inzicht kan bieden in zinkoxide-cadmiumsulfoselenide nanobomen, kan het ook worden toegepast op andere systemen, zoals nanodraden, nanobuisjes, nanobots en dergelijke. Over het algemeen zullen personen die nieuw zijn met deze methode moeite hebben, omdat elke parameter, zoals emulgering, temperatuur en fluoride, de morfologie van de nanobomen zal beïnvloeden.Reinig eerst een saffierglasplaatje door middel van sonicatie in 99,5% ethanol gedurende vijf minuten. Zet vervolgens met een sputtercoater een gouden film van 10 nanometer dik af op het glaasje. Roer daarna één gram van een mengsel van zinkoxide-nanopoeder en actieve kool (in een massaverhouding van één-op-één) in 10 milliliter 99,5% ethanol.Sonicate het mengsel in een waterbad bij 20 °C gedurende 30 minuten. Deze stap garandeert dat er geen lucht in het mengsel aanwezig is en dat zinkoxide en koolstof in nauw contact staan.Droog het gesoniceerde mengsel vijf uur lang bij 80 °C. Plaats het droge mengsel vervolgens in een aluminiumoxide verbrandingsbootje en verdicht het met een spatel om lucht uit het mengsel te verwijderen. Plaats een goudgecoate slide bovenop het verbrandingsbootje, met de gouden zijde naar beneden.Plaats het bootje in het midden van de kwartsbuis van een horizontale buizoven. Stel vervolgens de verwarmings- en afkoelingsparameters van de oven in. Spoel de buis gedurende één uur bij kamertemperatuur met argongas met een debiet van 40 standard cubic centimeters per minute.Verhoog vervolgens de temperatuur van kamertemperatuur naar 900 °C met een snelheid van 80 °C per minuut en houd deze temperatuur gedurende twee uur aan. Open daarna de buis aan beide uiteinden voor de buitenlucht om zuurstof voor de reactie te leveren. Verwarm het monster drie uur lang verder bij 900 °C terwijl de buis open blijft voor de buitenlucht.Koel de oven af tot kamertemperatuur met een snelheid van 10 °C per minuut en verwijder het bootje en het objectglas. De witte film op het objectglas bestaat uit de zinkoxide-nanodraden. Meng vervolgens 0,25 gram cadmiumsulfide- en cadmiumselenidepoeder grondig en plaats het mengsel in een ander alumina-verbrandingsbootje.Het mengsel goed verdichten. Plaats het met zinkoxide-nanodraden gecoate objectglas ongeveer 10 centimeter stroomafwaarts van de boot. Plaats de boot in het midden van de kwartsbuis van de oven.Zorg ervoor dat de zinkoxidenenandradraden op het objectglas naar boven zijn gericht. Stel vervolgens opnieuw de parameters van de oven in. Spoel de kwartsbuis van de oven gedurende één uur bij kamertemperatuur met argongas met een debiet van 40 standard cubic centimeters per minute.Verwarm de oven vervolgens naar 820 °C met een snelheid van 80 °C per minuut en houd deze temperatuur van 820 °C gedurende 30 minuten vast. Een andere temperatuur zal leiden tot een andere samenstelling en morfologie. Koel de oven daarna af tot kamertemperatuur met een snelheid van 10 °C per minuut en verwijder de boot en de slide uit de oven.De zinkoxide-cadmiumsulfoselenide-nanobomen worden verkregen als een oranjegele film op het objectglas. Bereid controlemonsters van zinkoxide- en cadmiumsulfoselenide-nanodraden op schone, met goud gecoate saffierglazen met behulp van dezelfde procedures. Karakteriseer de nanostructuren met scanning elektronenmicroscopie, röntgenpoederdiffractie en energie-dispersieve röntgenspectroscopie.Verkrijg fotoluminescentie-emissiespectra en meet de tijdresultaten van de fotoluminescentie- en fluorescentie-vervalstijden. Cadmiumsulfoselenide-nanodraden werden gegroeid via chemische dampafzetting op zinkoxide-nanodraden om boomachtige nanostructuren te vormen. De stammen werden afgedekt met cadmiumsulfoselenide.De nanobomen vertoonden röntgendiffractiepieken die karakteristiek zijn voor zowel de zuivere zinkoxidenenandradraden als de zuivere cadmiumsulfoselenidenandradraden. Een extra piek die in het XRD-spectrum is waargenomen, wordt toegeschreven aan een andere fase van cadmiumsulfoselenide die zich vormt op puntdefecten op de zinkoxidekern, wat de groei van de vertakkingen initieert. De molaire percentageverhouding van zwavel ten opzichte van selenium in de vertakkingen werd via EDS en XRD bepaald op ongeveer 54 tot 46.De molaire verhouding beïnvloedt de bandkloof van de vertakkingen en kan worden afgestemd door de groeitemperatuur van de vertakkingen te wijzigen. De fotoluminescentie-levensduur van de nanotrees was korter dan de levensduur van de zinkoxide- en cadmiumsulfoselenidenanodraden. Dit suggereert dat er een snelle elektronoverdracht plaatsvindt over de interface van de nanostructuur, wat een alternatief relaxatiepad biedt.Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in acht uur worden uitgevoerd mits deze correct wordt toegepast. Zes uur voor de bereiding van zinkoxide en twee uur voor de groei van cadmium-sulfoselenide. En vergeet niet dat het werken met cadmiumsulfide en cadmiumselenide extreem gevaarlijk kan zijn.Daarnaast moeten er altijd voorzorgsmaatregelen worden genomen bij het uitvoeren van deze procedure, zoals het dragen van handschoenen, een laboratoriumjas en gesloten schoenen.

synthesis-of-hierarchical-znocdsse-heterostructure-nanotrees

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

Een algemene strategie voor de ontwikkeling van lading-scheiden van halfgeleider nanokristallen composieten inzetbaar voor zonne-energie productie wordt gepresenteerd. We zien dat de assemblage van donor-acceptor nanokristallen domeinen in een nanodeeltje geometrie ontstaat een fotokatalytische functie, terwijl bulk heterojuncties van donor-acceptor nanokristallen films kunnen worden gebruikt voor fotovoltaïsche omzetting.

Oogsten Zonne-energie door middel van Charge-scheiden Nanokristallen en hun Solids

We rapporteren een eenvoudige methode voor het vervaardigen van een ultrahoge dichtheid reeks van verticaal besteld klein-moleculaire biologische nanodraden. Deze methode maakt het mogelijk voor de synthese van complexe heterostructured hybride nanodraad geometrieën, die goedkoop kunnen worden gekweekt op willekeurige substraten. Deze structuren hebben potentiële toepassingen in organische elektronica, opto-elektronica, chemische sensing, fotovoltaïsche en spintronica.

Ultrahoge dichtheid Array of verticaal uitgelijnd klein-moleculaire biologische Nanodraden inzake willekeurige Substrates

Een protocol voor de gezaaide synthese van staafvormige en tetrapod-vormige multicomponent nanostructuren bestaande uit CdS en CdSe wordt gepresenteerd.

Gezaaide Synthese van CdSe / CdS Rod en Tetrapod nanokristallen

Verschillende procedures worden geschetst om atomair gedefinieerde templates voor te bereiden op epitaxiale groei van complexe oxide deklagen. Chemische behandeling van enkele kristallijne SrTiO 3 (001) en DYSCO 3 (110) substraten werden uitgevoerd om atomair glad, enkel beëindigd oppervlakken te verkrijgen. Ca 2 Nb 3 O 10 - nanosheets werden gebruikt om atomair gedefinieerde templates op willekeurige substraten te creëren.

Atomair gedefinieerde templates voor epitaxiale groei van complexe oxide deklagen

We boden een methode aan om direct een hoge c-as (0002) ZnO dunne film te synthetiseren door middel van plasma-verbeterde chemische dampafzetting. De zo gesynthetiseerde ZnO dunne film gecombineerd met een Pt interdigitaal elektrode werd gebruikt als detectielaag voor een ultraviolette fotodetector, waarbij een hoge prestatie werd gezien door een combinatie van zijn goede responsiviteit en betrouwbaarheid.

Synthese en karakterisering van High c-as ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System en de UV Fotodetector Application

Een stap fabricage methode voor het verkrijgen van vrijstaande epitaxiale dubbele heterostructuur wordt gepresenteerd. Deze benadering kan ZnO dekking met een dichtheid groter aantal dan het epitaxiale enkelvoudige heterostructuur, waardoor een piëzo nanogenerator met verhoogde output elektrische prestatie.

Voorbereiding van de ZnO nanorod / Grafeen / ZnO nanorod Epitaxiale Double heterostructuur voor piëzo-elektrische nanogenerator met behulp Voorverwarmen Hydrothermal

Dit manuscript wordt beschreven hoe om te ontwerpen en fabriceren van efficiënte omgekeerde SMPV1:PC71BM zonnecellen met ZnO nanostaafjes (NRs) gegroeid op een hoge kwaliteit Al-doped ZnO (AZOKLEURSTOFFEN) zaad laag. De goed uitgelijnde verticaal georiënteerde ZnO NRs tentoonstelling hoge kristallijne eigenschappen. Het omzettingsrendement van de macht van zonnecellen kan 6.01% bereiken.

Goed uitgelijnde verticaal georiënteerde ZnO nanostaafjes matrices en hun toepassing in omgekeerde kleine Molecule zonnecellen

Verwezenlijking van kwalitatief hoogwaardige Schottky contacten is noodzakelijk voor het bereiken van efficiënte gate modulatie in heterostructure veld effect transistors (HFETs). We presenteren de fabricage methodologie en de kenmerken van de dioden van de Schottky op Zn-polaire BeMgZnO/ZnO Heterostructuren met hoge dichtheid twee dimensionale electron gas (2DEG), geteeld door moleculaire straal plasma-bijgewoonde epitaxie op GaN sjablonen.

Fabricage van Schottky Diodes op Zn-polaire BeMgZnO/ZnO Heterostructure gegroeid door moleculaire Beam Plasma-bijgewoonde epitaxie

Berekeningen die worden uitgevoerd door het Vienna ab initio simulatie pakket kunnen worden gebruikt om de intrinsieke elektronische eigenschappen van nanoschaal materialen te identificeren en de potentiële watersplitsings fotokatalysatoren te voorspellen.

Probe type II band uitlijning in eendimensionale van der Waals Heterostructuren met behulp van berekeningen van de eerste principes

Een synthesetechniek voor de bereiding van de zichtbaar-licht-responsieve ZnCoS/ZnCdS met fotokatalysator met dubbele kristalstructuur en de fotoredoxreactietesttechniek van zijn fotokatalytische activiteit en selectiviteit in H2-evolutie en benzaldehydeproductie wordt gepresenteerd.

Synthese en prestatie-evaluaties van ZnCoS/ZnCdS met dubbele kristalstructuur voor multifunctionele redox-fotokatalyse in energietoepassingen

Leer de synthese van hiërarchische ZnO/CdSSe nanobomen via chemische dampdepositie voor zonne-energie en opto-elektronische toepassingen. Deze methode biedt een kosteneffectieve aanpak.

Synthese van Hierarchical ZnO / CdSSe heterostructuur Nanotrees

Meer video's verkennen