سنتز دو مرحله ای نانوساختار های اکسید روی-اکسید مس

اکسید روی (zno) نانو ساختار، قابلیت های بالایی برای کاربردهای نوری، فتوالکتروشیمایی و فتوکاتالیستی، زیستی و ضد میکروبی دارد. هر چند این خواص می تواند بسته به شکل و اندازه ذرات متفاوت باشند. بمنظور بهبود رفتار اکسید روی، روش های متنوعی ارائه شده است که بصورت خلاصه می توان به آلائیدن این مواد با فلزات، کامپوزیت کردن و اصلاح سطحی آنها اشاره کرد. در حقیقت این فرایند تحت عنوان مهندسی گاف انرژی شناخته می شود. در این پژوهش بمنظور بهبود رفتارفتوکاتالیستی و ضد میکروبی zno، نانوپودر هسته-پوسته و نیز لایه های نازک نانوساختار ناهمگن طراحی و ساخته شد. برای این منظور از cu2o با گاف انرژی مستقیم استفاده شد. برای سنتز نانوپودر اکسید روی/اکسید مس، ابتدا نانوساختار zno به روش نمک مذاب در دمای oc200 سنتز گردید و سطح ویژه آن m2.g-1 19 بدست آمد. مطالعات میکروسکوپی و فازی و مادون قرمز نشان می دهد که نسبت غلظت یون فلزی به هیدروکسید موجود در محیط نمک مذاب بر شکل نهایی ذرات موثر بوده و متاثر از میزان oh- در محیط مذاب است. مطالعات نوری برای این نانوساختار نشان داد که با افزایش زمان سنتز و رشد ذرات، یک جابجایی قرمز در مکان قله ها روی می دهد. همچنین این ماده توانایی شگرفی در حذف دو نوع باکتری (انتروباکتری و باسیلیوس) دارد. در مرحله بعدی بمنظور تشکیل ساختار ناهمگن نانوپودر هسته-پوسته، cu2o به روش هیدروترمال بر روی ساختار اکسید روی در دمای oc150 سنتز گردید. مطالعات میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان می دهد که پوسته یکنواخت از اکسید مس با متوسط ضخامت پوسته nm7، بروی zno با نسبت 1:1 تشکیل شده است. با بررسی فازی مشخص گردید که با تغییر این نسبت فازهای دیگر از اکسید مس و یا آلیاژ از cu و zn، تشکیل می شوند. بررسی رفتار فتوکاتالیستی نمونه هسته-پوسته، نشان دهنده رشد بمیزان 50 % عبور نور در ماده رنگی متیل نارنجی نسبت به تک فاز zno است که بیانگر تجزیه بیشتر محیط می باشد. لایه های نازک این ساختار ناهمگن نیز به روش سل-ژل و با بهره گیری از پوشش دهی چرخشی، تهیه شد. بررسی های میکروسکوپی لایه نازک نانوساختار zno/cu2o نشان می دهد که سازوکار رشد جزیره ای غالب بوده و افزایش 15% جذب نور نسبت به لایه تک فاز zno روی داده است. از سوی دیگر، انرژی سطحی لایه های نازک ساخته شده محاسبه گردید و مشخص شد لایه نازک نانو ساختار zno/cu2o با زبری سطحی nm11 انرژی سطحی در حدود mj/m2 51/54 داشته و سطح آب دوست با زاویه تر شوندگی o 45 داراست.