بررسی ویژگی‌های نوری، ساختاری، ریخت‌شناسی و کاتالیستی نوری لایه‌های نازک نانوچندسازه ZnS:CuS تهیه‌شده به روش حمام شیمیایی

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 13، دوره 13، شماره 2، شهریور 1398، صفحه 131-141   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

اعظم کریمی¹؛ بهشته سهرابی^{* 2}

¹دانشجوی دکتری دانشکده شیمی، گروه شیمی فیزیک دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

²دانشیار دانشکده شیمی، گروه شیمی فیزیک دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

لایه‌های نازک نانوچندسازه روی‌سولفید: مس (II) سولفید (CuS:ZnS) انعطاف‌پذیر در دمای پایین به روش ساده و مقرون به‌صرفه حمام شیمیایی تهیه شدند. سپس، تأثیر مدت زمان غوطه‌ورسازی لایه‌های نازک ZnS در محلول مس (II) کلرید بر ویژگی‌های ساختاری، ریخت‌شناسی، نوری و فعالیت کاتالیستی نوری لایه‌های تهیه‌شده بررسی شد. نتایج پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) نشان داد لایه‌های نانوچندسازه CuS:ZnS متشکل از نانوبلورهایی با قطر تقریبی کمتر از 10 نانومتر تشکیل‌شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی- نشر میدانی (FE-SEM) نشان داد، ذرات تشکیل‌دهنده لایه‌ها متراکم بوده و چسبندگی خوبی به زیر لایه انعطاف‌پذیر دارند. تعیین شکاف انرژی لایه‌ها نشان داد با افزایش مقدار مس در لایه‌ها این شکاف به دلیل تشکیل فاز CuS کاهش می‌یابد. در ادامه، از این لایه‌های نازک برای تخریب رنگ‌دانه‌های آلاینده آب (رودامین بی) در معرض تابش مرئی به‌عنوان کاتالیست نوری استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار مس و مدت زمان قرارگیری در معرض نور مرئی، درصد تخریب رنگ‌دانه‌های رودامین بی به دلیل کاهش سرعت بازترکیب زوج‌های الکترون- حفره افزایش می‌یابد. همچنین، بررسی‌ها نشان داد به دلیل چسبندگی زیاد مواد به زیرلایه، نیازی به همگن‌سازی محلول و دستگاه گریزانه برای جداسازی نانوذرات از محلول نیست.

کلیدواژه‌ها

لایه نازک؛ نانوچندسازه ZnS:CuS؛ حمام شیمیایی؛ فعالیت کاتالیستی نوری

مراجع

[1] Liu, L.Y.; Zhan, J.; Ren, M.; Tang, K.; Yu, W.; Qian, Y.; Materials Research Bulletin 36, 1231–1236, 2001.
[2] Yildirim, M.A.; Ates, A.; Astam, A.; Phys. E: Low-dimensional Systems and Nanostructures 41(8), 1365-1372, 2009.
[3] Kudo, A.; Yanagi, H.; Hosono, H.; Kawazoe, H.; Applied Physics Letters 73(2), 220-222,1998.
[4] Auch, M. D.J.; Soo, O.K.; Ewald G.; Jin, C.S.; Thin Solid Films 41, 47-50, 2002.
[5] Delahoy, A.E.; Guo, S.; “In Handbook of Photovoltaic Science and Engineering”, Luque, A.; Hegedus, S.; Eds.; John Wiley & Sons, Ltd.: Weinheim, Germany, 716-796, 2011.
[6] Xu, X.; Bullock, J.; Schelhas, L.T.; Stutz, E.Z.; Fonseca, J.J.; Hettick, M.; Pool, V.L.; Fai, T.; Toney, F.; Fang, X.; Javey, A.; Wong, L.H.; Ager, J.W.; Nano Letters 16(3), 1925-1932,2016.
[7] Ladar, M.; Popovici, E.J.; Baldea, I.; Grecu R.; Indrea, E.; Journal of Alloys and Compounds 434-435, 697-700, 2007.
[8] Ortíz-Ramos, D.E.; González, L.A.; Ramirez-Bon, R.; Materials Letters 124, 267-270, 2014.
[9] Muthukumaran, S.; Materials Letters 93, 223-225, 2013.
[10] Jrad, A.; Naffouti, W.; Nefzi, C.; Ben Nasr, T.; Ammar; Journal of Materials Science: Materials in Electronics 27(10), 10684-10695, 2016.
[11] Pawar, S.M.; Pawar, B.S.; Kim, J.H.; Joo, O.S., Lokhande, C.D.; Current Applied Physics 11(2),117-161, 2011.
[12] Pramauro, E.; Vincenti, M., Augugliaro, V.; Palmisano, L.; Environmental. Science & Technology 27, 1790-1795,1993.
[13] Lixin, Z.; Changhui, N., Hongfang, J.; Chunmei, X.; Jibing, Y.; Guisheng, Q.; Ceramic International 43, 5450-5456, 2017.
[14] Kudo, A.; Miseki, Y.; Chemical Society Reviews 38, 253-278, 2009.
[15] Fang, Z.; Weng, S.; Ye, X.; Feng, W.; Zheng, Z.; Lu, M., Lin, S.; Fu, X.; Liu, P; ACS Applied Materials & Interfaces 7, 13915-13924, 2015.
[16] Hong, Y.; Zhang, J.; Huang, F.; Zhang, J.; Wang, X.; Wu, Z.; Lin, Z., Yu, J.; Journal of Materials Chemistry A 3, 13913-13919, 2015.
[17] Fengjuan, C.; Yali, C.; Dianzeng, J.; Ceramics. International 41, 6645-6652, 2015.
[18] Joya, K.S.; Joya, Y.F.; Ocakoglu, K.; Van de Krol, R.; Angewandte Chemie International Edition 52,10426-10437, 2013.
[19] Chen, S.; Tang, W.; Hu, Y.; Fu, X.; Cryst. Eng. Comm. 15, 7943-7950, 2013.
[20] Y. Chen, Y.; Crittenden, J.C.; S. Hackney, S.; Sutter, Hand, L.D.W.; Environmental Science & Technol. 39, 1201-1208, 2005.
[21] Zhang, Z.; Shao, C.; Li, X.; Wang, C.; Zhang, M.; Liu, Y.; ACS Applied Materials & Interfaces 44, 2915-2923, 2010.
[22] Xu, X.; Li, S.; Chen, J.; Cai, S.; Long, Z.; Fang, X.; Advanced Functional Materials 1802029, 1-24, 2018.
[23] Heidari, G.; Rabani, M.; Ramezanzadeh, B.; International Journal of Hydrogen Energy 42, 9545- 9552, 2017.
[24] Dieu Thuy, U.T.; Borisova, I.; Stoilova, O.; Rashkov, I.; Liem, N.Q.; Catalysis Letters 148, 2756–2764, 2018.
[25] Dzhagana, V.; Kempken, B.; Valakh, M.; Parisi, J.; KolnyOlesiak, J.; D.R. Zahn, T.; Applied Surface Science 395, 24-28, 2017.
[26] Karimi, A.; Sohrabi, B.; Vaezi, M.R.; Thin Solid Films 651, 97-110, 2018.
[27] Goudarzi, A.; Aval, G.M.; Park, S.S.; Choi, M.C.; Sahraei, R.; M. Habib Ullah, A. Avaneand, C.S.H.; Chemistry of Materials 21(12), 2375-2385, 2009.
[28] Yu, J.; Zhang, J.; Liu, S.; Journal of Physical Chemistry C 114, 13642–13649, 2010.
[29] Harish, Sabarinathan, M.; Kristy, A.P.; Archana, J.; Navaneethan, M.; Ikeda, H.; Hayakawa, Y.; RSC Advances 7, 26446-26457, 2017.
[30] Arjunan, S.; Kavitha, H.P.; Ponnusamy, S.; Mani, N.; Hayakawa, Y.; Journal of Materials Science: Materials in Electronics 27, 9022-9033, 2016.
[31]*
* احدی، ملیحه؛ آبرومند آذر، پرویز؛ تهرانی، محمد صابر؛ واقف حسین، سید؛ مجله علمی- پژوهشی شیمی کاربردی، شماره‌ی 47، 262-249، 1397.
[32] Man, M.T.; Lee, H.S.; Current Applied Physics 15, 761–764, 2015.
[33] Haque, F.; K.S. Rahman, K.S.; Islam, M.A; Rashid, M.J.; Akhtaruzzaman, M.; Alam, M.M.; Alothman, Z.A.; Sopian, K.; Amin, N.; Chalcogenide Lett. 11, 189–197, 2014.