ულტრაბგერითი სინთეზით გაზრდილი ZnO ნანოსტრუქტურები

ულტრაბგერითი ნანონაწილაკების სინთეზმა მზარდი ყურადღება მიიპყრო მისი უნარის გამო წარმოქმნას კონტროლირებადი ზომის, მორფოლოგიისა და კრისტალური ნანომასალები რბილი რეაქციის პირობებში. ტექნიკა იყენებს აკუსტიკური კავიტაციის წარმოქმნას ლოკალიზებული მაღალი ტემპერატურისა და წნევის შესაქმნელად, რაც ხელს უწყობს ნანონაწილაკების გაძლიერებულ ნუკლეაციას და ზრდას. სინთეზის ჩვეულებრივ მეთოდებთან შედარებით, ულტრაბგერითი სინთეზი გვთავაზობს უპირატესობებს, როგორიცაა სწრაფი რეაქციის სიჩქარე, მასშტაბურობა და სტრუქტურული თვისებების დაზუსტების შესაძლებლობა რეაქციის პარამეტრების შეცვლით.

ჩვენ ვიყენებთ ZnO ნანოსტრუქტურების სინთეზს, როგორც სამაგალითო შემთხვევას, რათა გამოვყოთ ულტრაბგერითი ნანონაწილაკების სინთეზის უპირატესობები შეცვლილი სტრუქტურებით. მორალეს-ფლორესის და სხვ. (2013) იკვლევს სონოქიმიური სინთეზის როლს ZnO ნანოსტრუქტურების მორფოლოგიის კონტროლში. Hielscher ზონდის ტიპის sonicator UP400St (400 ვატი, 24 kHz) გამოყენებით, მკვლევარებმა აჩვენეს, თუ როგორ მოქმედებს რეაქციის პირობების ცვალებადობა, განსაკუთრებით pH, გავლენას ახდენს ZnO ნანოსტრუქტურების საბოლოო მორფოლოგიაზე, სტრუქტურულ თვისებებზე და ფოტოლუმინესცენციურ ქცევაზე.

ექსპერიმენტული დაყენება – ZnO ნანონაწილაკების სინთეზი გახმოვანების გამოყენებით

თუთიის აცეტატის წყალხსნარებს (0,068 მ) ექვემდებარებოდა ულტრაბგერითი დასხივება 40 ვტ გაფანტული სიმძლავრის არგონის ნაკადის ქვეშ. რეაქციის pH დარეგულირდა 7-დან 10-მდე ამონიუმის ჰიდროქსიდის (NH4OH) გამოყენებით, რაც მნიშვნელოვნად იმოქმედებს სინთეზირებული ZnO სტრუქტურების მორფოლოგიაზე. სონოქიმიურმა პროცესმა გამოიწვია აკუსტიკური კავიტაცია, წარმოქმნა ლოკალიზებული მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის პირობები, რაც ხელს უწყობს ZnO ნუკლეაციას და ზრდას.

pH-ის გავლენა მორფოლოგიასა და სტრუქტურულ თვისებებზე

სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით (SEM) გამოვლინდა განსხვავებული მორფოლოგია სხვადასხვა pH დონეზე:

• pH 7.0: ღეროს მსგავსი ZnO ნანოსტრუქტურების ფორმირება (86 ნმ სიგანე, 1182 ნმ სიგრძე) შერეული ZnO/Zn(OH)2 ფაზა.
• pH 7,5–8,0: გადასასვლელი ზოლები და თასის ბოლო ზოლები (~ 250-430 ნმ სიგრძე, 135-280 ნმ სიგანე).
• pH 9.0: Spindle-ის ფორმის ZnO ნანოსტრუქტურები (~256 ნმ სიგრძე, 95 ნმ სიგანე) მაღალი მიკროდაძაბულობით.
• pH 10.0: ერთიანი ფაზირებული ნანობარები (~407 ნმ სიგრძე, 278 ნმ სიგანე) შემცირებული დეფექტის სიმკვრივით.

ულტრაბგერითი სინთეზირებული ZnO ნანოსტრუქტურების SEM მიკროგრაფები, რომლებიც გაიზარდა (a) pH 7, (b) pH 7.5, (c) pH 8, დ) pH 9,
და (ე) სარეაქციო ნარევის pH 10.
(შესწავლა და სურათები: ©Flores-Morales et al., 2013)

X-ray diffraction (XRD) confirmed the presence of hexagonal wurtzite ZnO for pH > 7, with enhanced crystallinity and grain growth at higher pH values.

ოპტიკური თვისებები და დეფექტების კონტროლი

ოთახის ტემპერატურის ფოტოლუმინესცენციის (PL) ანალიზმა გამოავლინა ემისიის ორი ძირითადი ზოლი:

• ულტრაიისფერი გამოსხივება (~ 380 ნმ): ექსციტონური გადასვლები ზღვართან ახლოს.
• ხილული ემისია (~580 ნმ): ასოცირდება სტრუქტურულ დეფექტებთან, როგორიცაა ჟანგბადის ვაკანსიები და ინტერსტიციული დეფექტები.

აღსანიშნავია, რომ pH-ის გაზრდამ გამოიწვია დეფექტთან დაკავშირებული ემისიის უფრო მაღალი ინტენსივობა pH 9-მდე, რაც გამოწვეულია ზედაპირის ფართობისა და გისოსების ნაკლოვანებების გაზრდით. თუმცა, pH 10-ზე, დეფექტების ემისიების ინტენსივობა შემცირდა ზედაპირისა და გისოსების შემცირებული დეფექტების გამო.

“სხვადასხვა მორფოლოგიის ZnO ნანოსტრუქტურები შეიძლება დამზადდეს თუთიის აცეტატის ულტრაბგერითი ჰიდროლიზით წყალხსნარში, მისი ჰიდროლიზის სიჩქარის კონტროლით pH-ის კორექტირების გზით. მაშინ, როცა ხსნარის pH 7 ან დაბალი წარმოქმნის უწმინდურ ZnO ნანოსტრუქტურებს, რომელიც შერეულია Zn(OH)2 ფაზაში, რეაქციის ნარევის უფრო მაღალი pH მნიშვნელობები წარმოქმნის ZnO ნანოსტრუქტურებს სუფთა ექვსკუთხა ფაზაში. საკონტროლო ხსნარის pH 7.5-დან 10-მდე, სხვადასხვა მორფოლოგიის ფაზის სუფთა ZnO ნანოსტრუქტურებში შეიძლება წარმოიქმნას და მათი სტრუქტურული და ზედაპირული დეფექტების კონცენტრაცია შეიძლება გაკონტროლდეს. ნაჩვენებია დაბალი სიმძლავრის ულტრაბგერის გამოყენება ZnO ნანოსტრუქტურების ქიმიური სინთეზისთვის ეფექტურად.”
ფლორეს-მორალესი და სხვები, 2013 წ

ეს კვლევა ასახავს ულტრაბგერითი დასხივების ღრმა გავლენას UP400St-ის გამოყენებით ZnO ნანოსტრუქტურის სინთეზზე. pH-ის დარეგულირებით, მკვლევარებმა წარმატებით მოახდინეს მორფოლოგია, კრისტალურობა და დეფექტის სიმკვრივის მოდულირება. დასკვნები ხაზს უსვამს სონოქიმიური მეთოდების პოტენციალს მორგებული ნანონაწილაკების სინთეზისთვის, რაც გვთავაზობს გზებს ოპტოელექტრონიკასა და კატალიზში გამოყენებისთვის.

მიიღეთ საუკეთესო Sonicator თქვენი ნანონაწილაკების სინთეზისთვის

Hielscher ზონდის ტიპის sonicators ცნობილია მათი სიმძლავრით, საიმედოობით, სიზუსტით და მომხმარებლისთვის მოსახერხებელი, რაც მათ იდეალურ არჩევანს აქცევს ნანონაწილაკების სინთეზისთვის. უახლესი ტექნოლოგიით და ძლიერი ინჟინერიით, ეს ულტრაბგერითი პროცესორები გვთავაზობენ უბადლო კონტროლს სონოქიმიურ რეაქციებზე, რაც უზრუნველყოფს განმეორებადობას და ეფექტურობას. მაგალითად, UP400St უზრუნველყოფს ენერგიის ზუსტ შეყვანას და რეგულირებად პარამეტრებს, რაც მკვლევარებს საშუალებას აძლევს მოარგონ სინთეზის პირობები ნანონაწილაკების ოპტიმალური მორფოლოგიისა და კრისტალურობისთვის. იქნება ეს ლაბორატორიული მასშტაბის კვლევისთვის თუ სამრეწველო აპლიკაციებისთვის, Hielscher sonicators გარანტიას უწევს მაღალ ეფექტურობას და გამოყენების მარტივს, აძლიერებს მათ რეპუტაციას, როგორც საუკეთესო არჩევანის სონოქიმიური სინთეზისთვის.
ისარგებლეთ ულტრაბგერითი ძალით ნანონაწილაკების სინთეზისთვის!
 

დიზაინი, წარმოება და კონსულტაცია – ხარისხი დამზადებულია გერმანიაში

Hielscher ულტრაბგერითები ცნობილია მათი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი მუშაობა საშუალებას იძლევა ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების გლუვი ინტეგრაცია სამრეწველო ობიექტებში. უხეში პირობები და მომთხოვნი გარემო ადვილად უმკლავდება Hielscher ულტრაბგერითებს.

Hielscher Ultrasonics არის ISO სერთიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებული აქცენტი კეთდება მაღალი ხარისხის ულტრაბგერაზე, რომელიც აღჭურვილია უახლესი ტექნოლოგიით და მომხმარებლის კეთილგანწყობით. რა თქმა უნდა, Hielscher ულტრაბგერითები შეესაბამება CE და აკმაყოფილებს UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.

ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:

Caution: Video "duration" is missing