بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، نانوکامپوزیتهای ZnSn - OH - 6/SnO2/rGO به روش آبی-حرارتی تک مرحلهای ساده با استفاده از پیش مادههای اکسید گرافن، کلرید قلع 5 آبه و نیترات روی 6 آبه در سه دمای متفاوت 140، 160 و 180 درجه سانتیگراد ساخته شدند. کامپوزیتهای تشکیل شده به عنوان فوتوکاتالیست برای تخریب مولکولهای متیلن آبی مورد آزمایش قرار گرفتند. عملکرد فوتوکاتالیستی نمونهها به میزان قابل توجهای افزایش یافت. ساختار بلوری، ریختشناسی و خواص نوری نانوکامپوزیتهای ساخته شده به واسطه پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی، طیفسنجی رامان و طیف سنج فرابنفش-مرئی مشخص شدند. نتایج الگوی پراش پرتو ایکس نشان داد، ساختار ZnSn - OH - 6 از نوع مکعبی مرکز سطحی پروسکایت و ساختار نانوذرات SnO2 از نوع تتراگونال میباشد. تصاویر گرفته شده توسط میکروسکوپ الکترونی به وضوح نشان داد که نانوذرات SnO2 و میکرومکعبهای ZnSn - OH - 6 بهطور یکنواخت بر سطح ورقههای گرافن توزیع شدهاند.
مقدمه
همانطور که در شکل 2 مشاهده میشود، میکرومکعبهای ZnSn - OH - 6 بهطور یکنواخت برروی ورقههای گرافن قرار گرفتهاند. بررسی الگوی پراش پرتو ایکس و همچنین مشاهده تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی، وجود نانوذرات SnO2 را در این کامپوزیت تایید میکند. بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان میدهد که دمای واکنش یک پارامتر مهم بر اندازه، ریختشناسی و خلوص محصولات سنتز شده است.
همانگونه که مشاهده میشود میکرومکعبهای ZnSn - OH - 6 در دمای 140 درجه سانتیگراد بهصورت مکعب- های کاملا توپر تشکیل شدهاند اما با افزایش دمای واکنش از یکنواخت بودن سطح این میکرومکعبها کاسته میشود، بهطوری-که در دمای 180 درجه سانتیگراد این میکرومکعبها بهصورت توخالی با تخلخل بیشتر تشکیل میشوند. همچنین با استناد به الگوهای پراش پرتو ایکس مشاهده میشود که با افزایش دمای واکنش، نانوذرات SnO2 رشد بیشتری در ساختار کامپوزیت دارند.
شکل : 2 تصاویر میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی مربوط به نانوکامپوزیت-های ZnSn - OH - 6/SnO2/rGO با دماهای متفاوت واکنش. بهمنظور بررسی ساختار اکسید گرافن احیاء شده در این کامپوزیت، طیف سنجی رامان برای نمونه ساخت شده صورت گرفت. به- طورکلی طیف رامان GO با دو قله اصلی D درحدود 1344 cm-1 و قله G در حدود 1586 cm-1 مشخص میشود. نسبت شدت قله D به - ID /IG - G بیانگر میزان اکسیداسیون و اندازه خوشههای حلقوی sp2 در شبکه هیبریدی اتمهای کربن میباشد.
همانطور که در شکل 3 مشاهده میشود نسبت - ID/IG - از مقدار 0/93 برای اکسید گرافن - GO - به مقدار 0/99 برای نانوکامپوزیت ZnSn - OH - 6/SnO2/rGO افزایش یافته است که دلیل آن احیاء شدن خوشههای sp2 در طی واکنش آبی-حرارتی و در نتیجه تبدیل شدن GO به rGO میباشد. شکل : 3 طیف رامان اکسید گرافن و نانوکامپوزیت .ZnSn - OH - 6/SnO2/rGO جهت بررسی اثر دماهای متفاوت واکنش بر طول موج بیشینه جذب پرتو فرابنفش-مرئی در نمونهی ساخته شده، از طیف سنج UV-Vis استفاده شده. شکل 3 طیف فرابنفس-مرئی نانوکامپوزیتهای ساخته شده ZnSn - OH - 6/SnO2/rGO در دماهای متفاوت را نشان میدهد.
همانطور که در نمودار دیده می-شود طول موج بیشینهی جذب نانوکامپوزیتها در دماهای 140، 160 و 180 درجه سانتیگراد بهترتیب در طول موجهای 245، 236 و 208 نانومتر قرار دارند. همچنین برای تعیین گاف انرژی نمونههای تهیه شده با استفاده از رابطه تاک - رابطه - 1 نمودار تغییرات - h - 2 برحسب انرژی فوتون - - h رسم شدند و نتایج در شکل 4 نشان داده شده است. همانطور که دیده میشود به ترتیب گاف انرژی3/11 eV، 3/53 eV و 3/95 eV برای نانوکامپوزیتهای ساخته شده در دماهای 140، 160 و 180 درجه سانتیگراد محاسبه شد.
