بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله نانوکامپوزیت اکسید روی-گرافن - - GO/ZnO با روشی ساده تهیه و خواص ساختاری- اپتیکی آن توسط مشخصهیابیهای طیف جذبی، فوتولومینسانس، FTIR، XRD، تصویرهای FESEM ،TEM و EDX بررسی گردید. نانوکامپوزیت تهیه شده نشر قوی در ناحیه530 نانومتر طول مو-جهای مرئی در دمای اتاق نشان داد. در طیف FTIR قله جذب مربوط به پیوند Zn-O به خوبی دیده شد و همچنین قلههای ایجاد شده در الگوی XRD تشکیل ساختار هگزاگونال ZnO را تأیید کرد. تصاویرFESEM /TEM نشاندادند که ذرات GO/ZnO دارای اندازه متوسط حدود 90 نانومتر هستند. حضور روی و کربن توسط مشخصهیابی EDX در ساختار نیز تایید گردید. بررسیها نشان دادند نانوکامپوزیت تهیه شده دارای خواص اپتیکی مناسب برای کاربردهای اپتوالکتریکی میباشد.
مقدمه
در صنایع مختلف از جمله پزشکی، الکترونیک و اپتیک دارد.تا اکسیدروی یکی از نیم رساناهای ترکیبی بسیار معروف بوده که کنون روشهای مختلفی برای سنتز و بررسی خواص نانوذرات دارای خواص منحصر به فرد اپتیکی،ساختاری، الکتریکی، اکسیدروی باغلظت های مختلف آلایش گزارش شده است. از مغناطیسی و مکانیکی میباشد1]و.[2 این ماده کاربردهای فراوانی طرف دیگر گرافن یک ساختار کربنی دو بعدی به ضخامت یک اتم است که ساختاری شبیه به شبکه لانه زنبوری دارد. این نانو ماده اولین بار در سال 2004توسط آندره گایم و کاستیا نووسلف کشف شد . گرافن دارای خواص منحصربه فرد، تحرک پذیری حاملهای بار، هدایت حرارتی بسیار عالی، شفافیت نوری بالا، مساحت سطحی بالا، مدول یانگ بسیار بالا و استحکام ذاتی مناسب میباشد.
[7-3] روشهای متعددی برای ساخت گرافن به کار گرفته شده است. متداولترین روش تولید اکسید گرافن روش شیمیایی هامرز میباشد 9]،8،.[10 امروزه مطالعات زیادی برروی تهیه نانوکامپوزیت اکسیدروی گرافن به منظورافزایش فعالیت فوتوکاتالیستی و بهبودخواص الکتریکی اپتیکی وهمچنین خواص حسگری صورت گرفته است .[9-11] در این مطالعه نانوکامپوزیت اکسیدروی-گرافن با روشی سادهو کم هزینه تهیه گردید و برای اولین بار گسیل نشری قوی سبز با کمترین پهنای در نصف مقدار بیشینه 20 - نانومتر - در دمای اتاق مشاهده شد که گزینه مناسب برای کاربردهای نوری، آشکارسازی ساخت لیزرها و تکفام سازها میتواند باشد.
کارهای تجربی دراین پژوهش از روش هامرز و گرافیت مرک آلمان برای تهیه اکسید گرافن استفاده شد .[8-10] برای تولید کامپوزیت مقدار معین گرافن تهیه شده در 20 میلی لیتر اتیلن گلیکول حل گردید و به مدت20 دقیقه سانتریفیوژ شد.سپس مقدار مشخصی از استات روی 99.99 - درصد مرک - که در 20 میلی لیتر اتیلن گلیکول حل شده به گرافن اضافه شد. 0.1 میلی گرم سدیم هیدروکسید در 5 میلی لیتر آب مقطر حل شده و به محلول اضافه گردید. محلول را درون اتوکلاو قرار داده و به مدت 48 ساعت در دمای 160 درجه سانتی گراد در آون الکتریکی نگهداری شد. محصول نهایی سانتریفیوژ شده و چندین بار با آب یونیزه و اتانول شسته شد و در دمای 60 درجه سانتی گراد به مدت 24 ساعت خشک شد. مقدار گرافن حدود 1درصد اتمی با غلظت 0.5 مولار اکسیدروی انتخاب گردید. شکل 1 تصویر نمونههای تولید شده رانشان می-دهد.
بحث و بررسی نتایج
طیف جذبی نمونههای محلول اکسیدروی خالص و اکسیدروی گرافن در شکل 1 نشان داده شدهاند .همان طور که در شکل مشخص است، نمونهها دارای جذب قوی در محدوده 280 نانومتری میباشند. قله جذبی در حوالی طول موج 280 نانومتر را میتوان به گاف نواری اکسیدروی و اثرمحدودیت کوانتومی نسبت داد. با حضور اکسیدگرافن در ساختار اکسیدروی شدت این
جذب به دلیل پیوندهای کربنی کاهش یافته است.
الکترونی روی درون شبکهای به جاهای خالی روی - در دمای اتاق با طول موج تحریک 325 نانومتر را نتیجه داد. شکل-3طیف فوتولومینسانس نانوکامپوزیت اکسیدروی-گرافن. طیف XRD نمونههای اکسیدروی خالص، اکسیدگرافن، و اکسیدروی-گرافن در شکل 4به نمایش گذاشته شده است. بیشترین جهت رشد برای نمونههای ZnO و GO/ZnO در جهت ارجح - 100 - بوده و سه قله اصلی این نمونهها منطبق بر صفحات ورتزایت اکسیدروی میباشد. برای نمونه کامپوزیت GO/ZnO از شدت قله ها کمی کاسته شده است.
این امر به دلیل حضور پیوندهای کربنی و ایجاد تنش در ساختار میباشد. قله پراش GO نیز در زاویه 10.8 درجه مربوط به صفحه - 001 - در شکل با رنگ قرمز مشخص شده است ولی در کامپوزیت GO/ZnO این قله دیده نشد. در کامپوزیت GO/ZnO قله پراش بسیار ضعیفی در زاویه حدود 26 درجه دیده شده که میتواند به دلیل قرارگیری صفحات اکسیدگرافن در ساختار شش گوشی اکسیدروی مربوط باشد.با استفاده از فرمول دبای شرر اندازه ذرات برای کامپوزیت تهیه شده حدود 80 نانومتر برآورد گردید.
شکل 5 طیف FTIR نمونه کامپوزیت GO/ZnO را نشان میدهد. همانطور که دیده میشود قله واقع در3387 cm-1 را میتوان به پیوند هیدروکسیل O-H اختصاص داد. قلههای مشاهده شده در حدود cm -1 1050-1170 را نیز به ترتیب میتوان به پیوندهایC-O و C=O گروه های اکسیژنی اکسیدگرافن نسبت داد. قله در حدودcm-1 1625 مربوطبه پیوند C=C و در نهایت، قلههای در محدوده -900 480 برای نانوکامپوزیت GO-ZnO را میتوان به ارتعاش کششی Zn-O اختصاص داد.
.[14-12]تصاویر FESEM نمونههای ZnO خالص، GO و کامپوزیت GO/ZnO به ترتیب در شکلهای - a -6، - b و - c نشان داده شدهاند. ساختار شش گوشی اکسیدروی در نمونهها به خویی دیده میشود. تصویر TEM برای نمونه اکسیدروی خالص در شکل - d-5 نیز اندازه ذره را حدود 80 نانومتر نشان میدهد.با حضور اکسیدگرافن در ساختار، انذاره ذرات کمی افزایش یافت 98 - نانومتر - .در شکل b-6 نیز صفحات گرافنی به خوبی مشاهده میشوند.
