بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه نانو برگهای اکسید مس به روش هم رسوبی در دمای محیط و به مدت4 ساعت تهیه شدند. خواص نوری نانو برگهای بهدست آمده به وسیله طیف سنجی Uv-Vis و فوتولومینسانس مطالعه شد. ساختار بلوری به وسیله پراش اشعه ایکس - XRD - مورد بررسی قرار گرفت. بررسی مورفولوژی سطح توسط تصویر برداری میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی - FE-SEM - انجام شد. برای تعیین نوع ترکیب و بررسی حضور ناخالصی های آلی و یا معدنی در نمونه های تهیه شده، از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز - - FTIR استفاده شد.
مقدمه
نانوساختارهای نیمههادی گروه مهمی از مواد هستند که کاربردهای متنوعی در وسایل اپتوالکترونیک، کاتالیستها، لوازم آرایشی و حسگرهای زیستی دارند. اکسید فلزات واسطه یک گروه مهم از
نیمه هادیها هستند. در این میان مس اکسید “CuO” به عنوان یک
ماده نیمههادی نوع P با نوار گاف باریک ×eV”ٌٍ“به دلیل قیمت
ارزان، پایداری بالا و غیرسمی بودن آن در تحقیقات بنیادی و کاربردی تکنولوژی توجه زیادی را بهخود جلبکردهاست. ویژگی-
های خیلی خوب اکسید مس باعث شد تا در کاربردهای مختلفی
[Type here]
هم چون باتری لیتیوم-یون - LIB - و باتری سدیم-یون - - NIB ،
سنسور گازی، فوتوکاتالیست، سلول خورشیدی حساس به رنگ و
غیره مورد استفاده قرار گیرد. به دلیل انرژی نوار گاف کم یک ماده
مفید برای تشخیص نوری و اتصالات نوری در محدوده مرئی می-
باشد بْ؛ٌب. × بسیاری از خواص نوری، الکتریکی، مکانیکی نانوساختارها وابسته
به شکل، سایز و ترکیب آنها میباشد به همین دلیل در سالهای
اخیر به سنتز انواع متفاوتی از نانوساختارهای اکسید مس از جمله:
نانوسیم، نانومیله، نانو روبان، نانو صفحه، نانو برگ، و غیره توجه ویژهای شدهاست. تا به امروز روشهای متفاوتی مانند سونوشیمی،
هیدروترمال، تبخیر حرارتی×و سل ژل برای سنتز نانو ذرات اکسید
مس مورد استفاده قرار گرفتهاست. درمیان روشهای مختلف برای تهیه اکسید مس، روش همرسوبی روشی ساده، ایمن و کمهزینه برای تهیه محصول با خلوص بالا میباشد و نیاز به تجهیزات گران قیمت نداردبُ،َب. در این تحقیق نانو برگهای اکسید مس با روش همرسوبی در دمای محیط تهیهشده، سپس علاوه بر خواص ساختاری، خواص اپتیکی آن نیز بررسی شد.
روش تجربی
سنتز نانو برگهای اکسید مس به روش همرسوبی در دمای محیط
به مدت 4 ساعت انجامشد ؟ برای تهیه نانو برگ CuO از استات مس به عنوان منبع کاتیون استفاده شد. برای تعیین حضور یا عدم حضور ناخالصیهای معدنی و آلی در ترکیب نانو ذرات تهیهشده
از طیف سنجی FT-IR استفادهگردید. ساختار ×بلوری ×نانو ×برگ
اکسید مس تهیهشده ×با استفاده از دادههای پراش ×پرتو ×ایکس - XRD - تعیین ×شد؟ خواص ×نوری ×نانوبرگ های ×به ×دست ×آمده ×
توسط×طیف×سنجی × Uv-Visو×طیف×سنجی فوتولومینسانس مورد× بررسی ×قرار ×گرفت ×؟همچنین برای بررسی مورفولوژی نانو
ساختارهای تهیهشده از تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی
روبشی نشر میدانی - FE-SEM - استفاده شد.
نتایج و بحث
طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه - FT-IR - اطلاعاتی در مورد
ترکیب شیمیایی یک نمونه در اختیار ما میگذارد. اکسید و
هیدروکسید نانو ذرات فلزی در طیف FT-IR معمولا در محدوده زیر1000 cm-1 جذب دارند که ناشی از ارتعاشات بین اتمی می-
باشد.[10] باتوجه به شکل 1 پیکهای مشاهده شده در 385، 481،
568 و 654 مربوط به حالت کششی Cu-O میباشد.[11] پیک مشاهده شده در محدوده3200 - 3600 cm -1 به مدهای ارتعاشی
O-H در مولکولهای آب جذب شده توسط نانو برگ مربوط می-گردد.
پراش پرتو ایکس به دست آمده از نانو برگهای اکسید مس در
شکل 2 نشان داده شدهاست. با توجه به کارت مرجع و قلههای
مشخص شده در طیف XRD نانو برگهای اکسید مس تهیهشده
دارای ساختار مونوکلینیک با ثابت شبکه a= 4/682، b= 3/425 و c=5/129 میباشند. اندازه نانو کریستالیتهای نانو برگهای
اکسید مس تهیه شده با استفاده از معادله دبای-شرر تعیین شد.
D = 0/9
D اندازه نانو کریستالیت ،1/54056 A° طول موج . &X و
پهنای سیگنال در نصف ارتفاع ماکزیمم بر حسب رادیان است.
اندازه نانو بلورکها با استفاده از رابطه دبای-شرر، 11 نانومتر به
دست آمدهاست.
800 نانو متر را نشان میدهد.برای محاسبه انرژی بند گپ نانو برگها از رابطه بسیار شناخته شده تاوک در مورد نیمههادیها، استفاده شده است.
h = B - h -E g - n
در رابطه فوق h انرژی فوتون بر حسب eV ، ضریب جذب بر حسب cm-1 و B مقدار ثابت میباشد . ضریب n برای نیمه هادی-هایی با بند گپ مستقیم برابر 0/5 و برای نیمه هادیهایی با بند گپ غیر مستقیم برابر 2 میباشد. چنانچه در شکل 4 دیده میشود تغییرات - K - 2 بر حسب h در محدوده لبه جذب خطی بوده و در واقع تایید میکند که CuO یک نیمههادی با بند گپ مستقیم
است. برونیابی خط مستقیم به ضریب جذب صفر، مقدار انرژی بند گپ را به دست میدهد. با توجه به شکل 4 مقدار انرژی
شکاف بند نانوبرگ اکسید مس 1/25 eV تخمین زده شد.
برای بررسی طیف نشری نانوذرات اکسید مس، از طیف فوتولومینسانس با طول موج تهییج 320nm استفاده شد. با توجه به شکل 5 طیف فوتولومینسانس نانو برگهای اکسید مس تهیه-
شده، در 423، 436 و 462 نانو متر پیک نشری نشان میدهد.
گزارشات کمی برای طیف فوتولومینسانس اکسید مس در دسترس است. اردوگان و گولا برای اکسید مس باند لبه نشر در 467 nm گزارش دادند. موخرجی و همکارانش در394 nm نشر مشاهده
کردند. اصلانی در 300 nm نشر گزارش دادهاست. تفاوت
مشاهدهشده در باند نشری فوتولومینسانس اکسید مس ، به تفاوت
در سایز و شکل اکسید مس نسبت دادهمیشود که نشان میدهد خواص لومینسانس اکسید مس به شدت به مورفولوژی نانو
کریستال وابسته است.[12]
