بخشی از مقاله
چکیده
ساختار نانو کامپوزیت CNT/CdS بوسیله تجزیه حرارتی تیو استامید به عنوان منبع یون گوگرد و سولفات کادمیوم به عنوان منبع یون کادمیوم در یک محلول آبی و در دمای 80˚c تهیه شدند . مشخصه یابی رسوب CdS روی سطح CNT از طیف های پراش اشعه X ،XRD و تصاویر میکروسکوپ الکترونی، FESEM ، مشهود است. از معادله دبای شرر اندازه ذرات CdS مقدار 17.14nm محاسبه گردید. پاسخ اپتیکی ترکیب CNT/CdS به نور مرئی، خواص اپتیکی این ترکیب را در ناحیه مرئی طیف VU-visible نشان می دهد که می تواند بیانگر کاربرد این ترکیب در ابزارهای اپتو الکترونیکی باشد.
کلید واژه- طیف مرئی، نانوتیوب کربنی، نانوکامپوزیت CNT/CdS، خواص اپتیکی
مقدمه
نانوتیوب های کربنی چند دیواره، MWCNT، به دلیل خواص برجسته فیزیکی و الکتریکی مانند قدرت کششی بالا و مدول کشسانی و هدایت گرمایی و الکتریکی عالی دارای کاربردهای گسترده ای در علوم و تکنولوژی هستند. پوشش این ماده با ترکیبات نیمه هادی مانند CdS, CdTe, ZnS, CdSe/ZnS, PbSe خواص اپتیکی آنها را به طور چشمگیری بهبود می بخشد .
[1] از این رو در جمع آوری سلولهای فوتوالکتروشیمیایی، اتصال دیودهای گسیل نوری، طراحی سیستم سنسورها و ساخت ابزارهای الکترو کرومیک مورد استفاده قرار می گیرد. [2] در این مقاله، ساختار CNT/CdS - نانوتیوب کربنی- سولفید کادمیوم - با تجزیه حرارتی تیواستامید - TAA - به عنوان منبع S در یک محلول آبی حاوی سولفات کادمیوم به سادگی قابل ساخت است. CdS یک ساختار زینک بلند از نانو ذرات بلوری کروی است که در ناحیه مرئی طیف UV-visible پاسخ اپتیکی می دهد و از این رو کاربردهای اپتوالکترونیکی دارد .[1]
کار تجربی
عامل دار کردن :CNT
ابتدا MWCNT به روش CVD، رسوب بخار شیمیایی ساخته می شود. سپس مقدار 100mg از این ماده در 40ml اسید HCl,0.1M به مدت 5 ساعت به وسیله همزن مغناطیسی هم زده می شود تا نانوذرات کاتالیست جدا شوند. سپس MWCNT خالص شده در یک محلول اسیدی حاوی اسید نیتریک و سولفوریک به نسبت حجمی HNO3-H2SO4: 1/3 به مدت 24ساعت در دمای اتاق به وسیله همزن مغناطیسی هم زده می شود . سپس محلول را صاف کرده و با آب مقطر شستشو داده و خشک می کنیم.[1]
تهیه کامپوزیت :CNT/CdS
مقدار 100mg از نمونه کربوکسیل شده در 25ml آب - - H2O با دستگاه آلتراسونیک پراکنده می شود. در این بین، مقدار 0.082g از ماده تیواستامید - TAA - را در 10ml آب و مقدار 0.025g سولفات کادمیوم - CdSO4 - را در 10ml آب - هریک به طور جداگانه - حل می کنیم. سپس سوسپانسیون MWCNT و این دو محلول را باهم مخلوط کرده تحت دمای 80 c روی همزن مغناطیسی به مدت 6 ساعت قرار می دهیم. سپس مخلوط را صاف و تحت دمای 80 c به مدت 10 ساعت خشک می کنیم.[1]
در تصاویر SEM نمونه ها، در شکل1، نمونه های نانوتیوب کربنی اولیه با قطر حدود 30nm مشاهده می شود. در شکل 2، تصویر مربوط به نانوتیوب کربنی کربوکسیل شده است که به صورت نقاط توده ای در بدنه تیوب ها مشاهده می شود. شکل 3 مربوط به کامپوزیت نهایی CNT/CdS است که نقاط ریز سفید رنگ روی دیواره تیوبها رسوب کرده و قابل مشاهده است. اندازه ذرات CdS از طریق معادله دبای شرر در محدوده 10-20nm بدست می آید.[1]
مشاهده می شود. در شکل5 که مربوط به کامپوزیت CNT/CdS می باشد، قله هایی در صفحات - 200 - ، - 220 - ، - 311 - ، - 222 - از ساختار زینک بلند CdS به دست می دهد. قله های - 002 - از CNT و - - 111 از CdS بر هم منطبق شده است. این نتیجه بیان می کند که ساختار بلوری CdS مکعبی روی سطح CNT شکل گرفته است. در اثر این ترکیب، قله - 100 - در CNT اولیه از بین می رود و قله - - 220 شدت می یابد. همچنین قله های - 200 - ، - 311 - و - 222 - مشخص شده و دارای شدت قابل ملاحظه ای می باشند که در CNT اولیه مشاهده نمی شوند.
محاسبه اندازه ذره کادمیوم- سولفید از طریق محاسبه FWHM - پهنای باند در نصف ارتفاع ماکزیمم - در معادله دبای شرر که به صورت [4] اندازه ذره 17.14nm بدست می آید و در این رابطه مقدار $ 1.54 می باشد. در طیف جذبی UV-vis نمودار - a - طیف مربوط به نمونه CNT اولیه است که در آب در دمای اتاق پراکنده کردیم. هیچگونه طیف قابل ملاحظه ای مشاهده نشد.
