Síntese de hierárquicos ZnO / CdSSe heterostructure Nanotrees

O objetivo geral deste experimento é sintetizar uma nanoestrutura semelhante a uma árvore com hastes de óxido de zinco e ramos de sulfoseleneto de cádmio. E caracterizar sua morfologia, estrutura cristalina e propriedades ópticas. Este método pode ajudar a responder a questões-chave na aplicação de materiais nanocompósitos em aplicações ópticas e eletro-ópticas.

A principal vantagem dessa técnica é que a deposição química de vapor é uma maneira simples e econômica de produzir nanoestruturas semelhantes a árvores com interfaces bem definidas. Os ramos de sulfoseleneto de cádmio absorvem a luz visível e formam heterojunção tipo II com uma haste de óxido de zinco. A heterojunção facilita a transferência elétrica eficiente dos galhos para o caule.

As propriedades ópticas indicam que as nano árvores são materiais promissores para aplicações que se beneficiam de um mecanismo de transferência de carga de esquema z, como células solares e outros dispositivos optoeletrônicos. Embora esta matéria possa fornecer informações sobre as nanoárvores de sulfoseleneto de cádmio de óxido de zinco, ela também pode ser aplicada a outros sistemas, como nanofios, nanotubos, nanobots e assim por diante. Geralmente, os indivíduos novos neste método terão dificuldades porque cada parâmetro, como emulsificação, temperatura e flúor, afetará a morfologia das nanoárvores.

Primeiro, limpe uma lâmina de safira por sonicação em etanol a 99,5% por cinco minutos. Em seguida, usando um revestidor de pulverização catódica, deposite um filme de ouro de 10 nanômetros de espessura na lâmina. Em seguida, misture um grama de uma mistura um-para-um em massa de nanopó de óxido de zinco e carvão ativado em 10 mililitros de etanol a 99,5%.

Sonicar a mistura em banho-maria a 20 graus Celsius por 30 minutos. Esta etapa garante que nenhum ar esteja presente na mistura. E o óxido de zinco e o carbono estão em contato próximo.

Seque a mistura sonicada a 80 graus Celsius por cinco horas. Em seguida, coloque a mistura seca em um barco de combustão de alumina e compacte-a com uma espátula para excluir o ar da mistura. Coloque uma lâmina revestida de ouro no topo do barco de combustão, com o lado dourado voltado para baixo.

Coloque o barco no centro do tubo de quartzo de um forno tubular horizontal. Em seguida, defina os parâmetros de aquecimento e resfriamento no forno. Purgue o tubo com gás argônio a uma taxa de fluxo de 40 centímetros cúbicos padrão por minuto em temperatura ambiente por uma hora.

Em seguida, aumente a temperatura da temperatura ambiente para 900 graus Celsius a 80 graus Celsius por minuto e permaneça nessa temperatura por duas horas. Em seguida, abra o tubo para arejar em ambas as extremidades para fornecer oxigênio para a reação. Continue aquecendo a amostra a 900 graus Celsius com o tubo aberto ao ar por três horas.

Resfrie o forno até a temperatura ambiente a 10 graus Celsius por minuto e remova o barco e o slide. O filme branco na lâmina consiste nos nanofios de óxido de zinco. Em seguida, misture bem 0,25 gramas de sulfeto de cádmio e pó de seleneto de cádmio e coloque a mistura em outro barco de combustão de alumina.

Compacte bem a mistura. Coloque a lâmina revestida com nanofios de óxido de zinco cerca de 10 centímetros a jusante do barco. Coloque o barco no centro do tubo do forno de quartzo.

No slide, certifique-se de que os nanofios de óxido de zinco estejam voltados para cima. Novamente, defina os parâmetros no forno. Purgue o tubo de quartzo do forno com gás argônio a 40 centímetros cúbicos padrão por minuto em temperatura ambiente por uma hora.

Em seguida, aqueça o forno a 820 graus Celsius a 80 graus Celsius por minuto e mantenha a temperatura a 820 graus por 30 minutos. Uma temperatura diferente dará origem a uma composição e morfologia diferentes. Em seguida, resfrie o forno até a temperatura ambiente a 10 graus Celsius por minuto e remova o barco e deslize do forno.

As nanoárvores de sulfoseleneto de cádmio de óxido de zinco são obtidas como um filme amarelo-alaranjado na lâmina. Preparar amostras de controlo de nanofios de óxido de zinco e sulfosseleneto de cádmio em lâminas de safira limpas e revestidas a ouro, utilizando os mesmos procedimentos. Caracterize as nanoestruturas com microscopia eletrônica de varredura, difração de pó de raios-X e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia.

Obtenha espectros de emissão de fotoluminescência e meça o tempo de vida da fotoluminescência e do decaimento da fluorescência. Os nanofios de sulfoseleneto de cádmio foram cultivados por deposição química de vapor em nanofios de óxido de zinco para formar nanoestruturas semelhantes a árvores. As hastes foram cobertas com sulfoseleneto de cádmio.

As nanoárvores apresentaram picos de difração de raios-X característicos dos nanofios de óxido de zinco puro e dos nanofios de sulfoseleneto de cádmio puro. Um pico adicional observado no espectro de XRD é atribuído a uma fase diferente de formação de sulfoseleneto de cádmio em defeitos pontuais no caule de óxido de zinco, iniciando o crescimento do ramo. A proporção percentual molar de enxofre para selênio nos ramos foi determinada a partir de EDS e XRD em cerca de 54 a 46.

A proporção molar afeta o intervalo de banda dos ramos e pode ser ajustada alterando a temperatura de crescimento do ramo. O tempo de vida de fotoluminescência das nanoárvores foi menor do que o tempo de vida dos nanofios de óxido de zinco e sulfosseleneto de cádmio. Isso sugere que a transferência eletrônica rápida ocorre através da interface da nanoestrutura, fornecendo uma via de relaxamento alternativa.

Uma vez dominada, essa técnica pode ser feita em oito horas se for executada corretamente. Seis horas para a preparação do óxido de zinco e duas horas para o crescimento do sulfoseleneto de cádmio. E não se esqueça de que trabalhar com enxofre de cádmio e seleneto de cádmio pode ser extremamente perigoso.

E precauções como usar luvas, jaleco e sapatos fechados devem sempre ser tomadas durante a realização deste procedimento.