ZnO ნანოსტრუქტურები, მიღებული ულტრაბგერითი სინთეზით

ულტრაბგერითმა ნანონაწილაკების სინთეზმა მოიპოვა მზარდი ყურადღება მისი შესაძლებლობის გამო, წარმოქმნას ნანომასალებები კონტროლირებადი ზომით, მორფოლოგიითა და კრისტალურობით რბილი რეაქციის პირობებში. ტექნიკა იყენებს აკუსტიკურ კავიტაციას ლოკალიზებული მაღალი ტემპერატურისა და წნევის შესაქმნელად, რაც ხელს უწყობს ნანონაწილაკების ბირთვულიზაციისა და ზრდის გაძლიერებას. ტრადიციულ სინთეზის მეთოდებთან შედარებით, ულტრაბგერითი სინთეზი სარგებელს იძლევა ისეთი უპირატესობებით, როგორიცაა რეაქციის სწრაფი სიჩქარეები, მასშტაბირებადობა და სტრუქტურული თვისებების დახვეწის შესაძლებლობა რეაქციის პარამეტრების ცვლილებით.

ჩვენ ვიყენებთ ZnO ნანოსტრუქტურების სინთეზს, როგორც მაგალითს, ულტრაბგერითი ნანონაწილაკების სინთეზის უპირატესობების გამოსაკვეთად ცვლილებული სტრუქტურებით. მორალეს-ფლორესისა და სხვების (2013) კვლევა იკვლევს სონოქიმიური სინთეზის როლს ZnO ნანოსტრუქტურების მორფოლოგიის კონტროლში. Hielscher-ის პრობის ტიპის სონიკატორის UP400St (400 ვატი, 24 kHz) გამოყენებით, მკვლევრებმა აჩვენეს, თუ როგორ მოქმედებს რეაქციის პირობების ცვლილებები, განსაკუთრებით pH, ZnO ნანოსტრუქტურების საბოლოო მორფოლოგიაზე, სტრუქტურულ თვისებებზე და ფოტოლუმინესცენტურ ქცევაზე.

ექსპერიმენტული სქემა – ZnO ნანონაწილაკების სინთეზი ულტრაბგერითი დამუშავების გამოყენებით

თუთიის აცეტატის (0,068 M) წყალხსნარები დაექვემდებარა ულტრაბგერით გამოსხივებას 40 W დისიპირებული სიმძლავრით არგონის ნაკადის ქვეშ. რეაქციის pH დარეგულირდა 7-დან 10-მდე ამონიუმის ჰიდროქსიდის (NH4OH) გამოყენებით, რაც მნიშვნელოვნად მოქმედებდა სინთეზირებული ZnO სტრუქტურების მორფოლოგიაზე. სონოქიმიურმა პროცესმა გამოიწვია აკუსტიკური კავიტაცია, რამაც შექმნა ლოკალიზებული მაღალი ტემპერატურისა და მაღალი წნევის პირობები, რომლებმაც ხელი შეუწყეს ZnO ბირთვულიზაციასა და ზრდას.

pH-ის გავლენა მორფოლოგიასა და სტრუქტურულ თვისებებზე

სკანირებადი ელექტრონული მიკროსკოპია (SEM) აჩვენა განსხვავებული მორფოლოგიები სხვადასხვა pH დონეებზე:

• pH 7,0: ჩხირისებრი ZnO ნანოსტრუქტურების (86 nm სიგანე, 1182 nm სიგრძე) წარმოქმნა შერეული ZnO/Zn(OH)2 ფაზით.
• pH 7,5–8,0: გადასვლა ფასეტირებულ ღეროებსა და ჭიქისებრ ბოლოებზე (~250–430 nm სიგრძე, 135–280 nm სიგანე).
• pH 9,0: ცილინდრისებრი ღეროს მაგივრად ღეროსებრი: თითისტარისებრი ZnO ნანოსტრუქტურები (~256 nm სიგრძე, 95 nm სიგანე) მაღალი მიკროდეფორმაციით.
• pH 10,0: ერთგვაროვანი ფასეტირებული ნანოღეროები (~407 nm სიგრძე, 278 nm სიგანე) შემცირებული დეფექტების სიმკვრივით.

ულტრაბგერით სინთეზირებული ZnO ნანოსტრუქტურების SEM მიკროგრაფიები, მიღებული (a) pH 7, (b) pH 7,5, (c) pH 8, d) pH 9,
და (e) pH 10 რეაქციის ნარევის პირობებში.
(კვლევა და სურათები: ©Flores-Morales et al., 2013)

რენტგენული დიფრაქციამ (XRD) დაადასტურა ჰექსაგონალური ვურცციტის ZnO არსებობა pH > 7-ისთვის, გაძლიერებული კრისტალურობითა და მარცვლოვანი ზრდით უფრო მაღალ pH მნიშვნელობებზე.

ოპტიკური თვისებები და დეფექტების კონტროლი

ოთახის ტემპერატურაზე ფოტოლუმინესცენციის (PL) ანალიზმა გამოავლინა ორი ძირითადი გამოსხივების ზოლი:

• ულტრაიისფერი გამოსხივება (~380 nm): ზონის კიდესთან ახლოს მდებარე ექსიტონური გადასვლები.
• ხილული გამოსხივება (~580 nm): დაკავშირებული სტრუქტურულ დეფექტებთან, როგორიცაა ჟანგბადის ვაკანსიები და ინტერსტიციული დეფექტები.

გასათვალისწინებელია, რომ pH-ის მატებამ გამოიწვია დეფექტებთან დაკავშირებული გამოსხივების ინტენსივობის ზრდა pH 9-მდე, რაც განპირობებულია ზედაპირის ფართობის ზრდითა და მესრის ხარვეზებით. თუმცა, pH 10-ზე, დეფექტური გამოსხივების ინტენსივობა შემცირდა ზედაპირული და მესრული დეფექტების შემცირების გამო.

“ZnO ნანოსტრუქტურები სხვადასხვა მორფოლოგიით შესაძლებელია მიღებულ იქნას თუთიის აცეტატის ულტრაბგერითი ჰიდროლიზით წყალხსნარში, მისი ჰიდროლიზის სიჩქარის კონტროლით pH-ის რეგულირებით. მაშინ, როცა ხსნარის pH 7 ან უფრო დაბალი იძლევა არასუფთა ZnO ნანოსტრუქტურებს, შერეულს Zn(OH)2 ფაზასთან, რეაქციის ნარევის უფრო მაღალი pH მნიშვნელობები იძლევა ZnO ნანოსტრუქტურებს სუფთა ჰექსაგონალურ ფაზაში. ხსნარის pH-ის კონტროლი 7,5-სა და 10-ს შორის, შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა მორფოლოგიის ფაზურად სუფთა ZnO ნანოსტრუქტურების წარმოქმნას და მათი სტრუქტურული და ზედაპირული დეფექტების კონცენტრაციის კონტროლს. ნაჩვენებია დაბალი სიმძლავრის ულტრაბგერის ეფექტური გამოყენება ZnO ნანოსტრუქტურების ქიმიური სინთეზისთვის.”
Flores-Morales et al., 2013

ეს კვლევა აჩვენებს UP400St-ის გამოყენებით ულტრაბგერითი გამოსხივების ღრმა გავლენას ZnO ნანოსტრუქტურების სინთეზზე. pH-ის რეგულირებით, მკვლევრებმა წარმატებით მოახდინეს მორფოლოგიის, კრისტალურობისა და დეფექტების სიმკვრივის მოდულაცია. მიღებული შედეგები ხაზს უსვამს სონოქიმიური მეთოდების პოტენციალს მორგებული ნანონაწილაკების სინთეზისთვის, რაც გზებს უხსნის ოპტოელექტრონიკისა და კატალიზის სფეროში გამოყენებას.

მიიღეთ საუკეთესო სონიკატორი თქვენი ნანონაწილაკების სინთეზისთვის

Hielscher-ის პრობის ტიპის სონიკატორები ცნობილია თავიანთი სიმძლავრით, სანდოობით, სიზუსტითა და მოხმარების მარტივობით, რაც მათ ნანონაწილაკების სინთეზისთვის იდეალურ არჩევანად აქცევს. თანამედროვე ტექნოლოგიისა და მყარი ინჟინერიის წყალობით, ეს ულტრაბგერითი პროცესორები უზრუნველყოფენ სონოქიმიური რეაქციების უპრეცედენტო კონტროლს, რაც იძლევა გამეორებადობისა და ეფექტურობის გარანტიას. მაგალითად, UP400St იძლევა ზუსტი ენერგიის შეტანასა და მორგებად პარამეტრებს, რაც მკვლევრებს საშუალებას აძლევს მორგონ სინთეზის პირობები ოპტიმალური ნანონაწილაკების მორფოლოგიისა და კრისტალურობისთვის. მიუხედავად იმისა, ლაბორატორიული მასშტაბის კვლევაა თუ სამრეწველო გამოყენება, Hielscher-ის სონიკატორები იძლევიან მაღალი წარმადობისა და მარტივი ექსპლუატაციის გარანტიას, რაც მათ სონოქიმიური სინთეზის საუკეთესო არჩევანად აქცევს.
სარგებლობა ულტრაბგერის სიმძლავრით ნანონაწილაკების სინთეზისთვის!
 

დიზაინი, წარმოება და კონსულტირება – ხარისხი დამზადებულია გერმანიაში

Hielscher-ის ულტრასონიკატორები კარგად არის ცნობილი თავიანთი უმაღლესი ხარისხისა და დიზაინის სტანდარტებით. გამძლეობა და მარტივი ექსპლუატაცია საშუალებას აძლევს ჩვენს ულტრასონიკატორებს მარტივად ინტეგრირდნენ სამრეწველო დაწესებულებებში. მკაცრი პირობები და მოთხოვნადი გარემო Hielscher-ის ულტრასონიკატორებისთვის მარტივად დასამუშავებელია.

Hielscher Ultrasonics არის ISO სერტიფიცირებული კომპანია და განსაკუთრებულ ყურადღებას უთმობს მაღალი წარმადობის ულტრასონიკატორებს, რომლებიც იყენებენ თანამედროვე ტექნოლოგიას და არიან მოხმარებისთვის მარტივი. რა თქმა უნდა, Hielscher-ის ულტრასონიკატორები შეესაბამება CE სტანდარტებს და აკმაყოფილებენ UL, CSA და RoHs მოთხოვნებს.

ქვემოთ მოცემული ცხრილი გაძლევთ წარმოდგენას ჩვენი ულტრასონიკატორების დაახლოებით დამუშავების შესაძლებლობებზე: