نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

2 استادیار، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

3 استاد، گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

4 دانشیار، گروه علوم خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

چکیده

در این تحقیق، نانوصفحات اکسیدروی به روش سل-ژل با نمک پیش ماده نیترات روی تهیه و سپس با عناصر ناخالصی آهن و مس آلاییده شدند که نانوساختارهای خالص و آلاییده اکسیدروی با مواد ارزان قیمت و به روشی آسان و در دسترس با تجهیزات آزمایشگاهی کم و در مدت زمان بسیار کوتاه سنتز شدند. خواص ساختاری و مورفولوژی نمونه‌های تهیه شده با پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) مشخص شدند. نتایج پراش اشعه ایکس نشان داد که نانوذرات اکسیدروی در تمامی‌نمونه‌ها در ساختار کریستالی ورتسایت بدون مشاهده هیچ پیک اضافی شکل گرفته‌اند. گروه عاملی و برهمکنش‌های شیمیایی نمونه‌های اکسیدروی نیز در پیک‌های مختلف با استفاده از داده‌های طیف مادون قرمز تعیین شد که گروه‌های عاملی مربوط به باندهای Zn-O در نمونه‌ها به تایید طیف پراش اشعه ایکس مشاهده شد. تجزیه و تحلیل میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که ناخالصی سبب ایجاد مورفولوژی‌های متفاوتی برای هر نمونه شده است. می‌توان نتیجه گرفت که نوع ناخالصی‌ها سبب تغییر مورفولوژی می‌شود اما ساختار بدون تغییر است. برای بررسی گاف نواری از آنالیز طیف بینی جذبی فرابنفش- مرئی (UV-Visible) استفاده شد که نشان داد گاف نواری نمونه‌ها با افزایش ناخالصی‌ها کاهش یافت

کلیدواژه‌ها

[1] Fouad, O.A., et al., Fabrication and characterization of macroporous alumina-nano tetragonal zirconia-nano spinel ceramic composites. Materials Chemistry and Physics, 2023. 301: p. 127617.
[2] Ruszkiewicz, J.A., et al., Neurotoxic effect of active ingredients in sunscreen products, a contemporary review. Toxicology reports, 2017. 4: p. 245-259.
[3] Ozgur, U., A comprehensive review of ZnO materials and devices. J. Appl. Phys., 2005. 98(41301): p. 1-103.
[4] Tsay, C.-Y. and W.-C. Lee, Effect of dopants on the structural, optical and electrical properties of sol–gel derived ZnO semiconductor thin films. Current Applied Physics, 2013. 13(1): p. 60-65.
[5] Mousavi, S.B. and S.Z. Heris, Experimental investigation of ZnO nanoparticles effects on thermophysical and tribological properties of diesel oil. International Journal of Hydrogen Energy, 2020. 45(43): p. 23603-23614.
[6] Ju, D., et al., Direct hydrothermal growth of ZnO nanosheets on electrode for ethanol sensing. Sensors and Actuators B: Chemical, 2014. 201: p. 444-451.
[7] Greene, L.E., et al., General route to vertical ZnO nanowire arrays using textured ZnO seeds. Nano letters, 2005. 5(7): p. 1231-1236.
[8] Vernardou, D., et al., pH effect on the morphology of ZnO nanostructures grown with aqueous chemical growth. Thin solid films, 2007. 515(24): p. 8764-8767.
[9] Rajabi, H., et al., Nano-ZnO embedded mixed matrix polyethersulfone (PES) membrane: Influence of nanofiller shape on characterization and fouling resistance. Applied Surface Science, 2015. 349: p. 66-77.
[10]         Shaat, S., et al., Structural parameters of hydrothermally synthesized ZnO nanostructure and their based solar cells. Nano-Structures & Nano-Objects, 2020. 23: p. 100515.
[11]         Chu, Y.-L., et al., Characteristics of gas sensors based on Co-doped ZnO nanorod arrays. Journal of The Electrochemical Society, 2020. 167(11): p. 117503.
[12]         Samadi, M., et al., Recent progress on doped ZnO nanostructures for visible-light photocatalysis. Thin Solid Films, 2016. 605: p. 2-19.
[13]         Mahdavi, S., P. Molodi, and M. Zarabi, Functionalized MgO, CeO 2 and ZnO nanoparticles with humic acid for the study of nitrate adsorption efficiency from water. Research on Chemical Intermediates, 2018. 44: p. 5043-5062.
[14]         Gerbreders, V., et al., Hydrothermal synthesis of ZnO nanostructures with controllable morphology change. CrystEngComm, 2020. 22(8): p. 1346-1358.
[15]         Demirci, S., et al., A study of heating rate effect on the photocatalytic performances of ZnO powders prepared by sol-gel route: Their kinetic and thermodynamic studies. Applied Surface Science, 2020. 507: p. 145083.
[16]         Abdulrahman, A.F., et al., Enhancement of ZnO nanorods properties using modified chemical bath deposition method: effect of precursor concentration. Crystals, 2020. 10(5): p. 386.
[17]         Meléndrez, M., et al., A new synthesis route of ZnO nanonails via microwave plasma-assisted chemical vapor deposition. Ceramics International, 2016. 42(1): p. 1160-1168.
[18]         Meng, F., et al., Co-precipitation synthesis and gas-sensing properties of ZnO hollow sphere with porous shell. Sensors and Actuators B: Chemical, 2011. 156(2): p. 703-708.
[19]         Muktaridha, O., et al., Progress of 3d metal-doped zinc oxide nanoparticles and the photocatalytic properties. Arabian Journal of Chemistry, 2021. 14(6): p. 103175.
[20]         Kumar, S., et al., Nanoscale zinc oxide based heterojunctions as visible light active photocatalysts for hydrogen energy and environmental remediation. Catalysis Reviews, 2020. 62(3): p. 346-405.
[21]         Roy, S., M.P. Ghosh, and S. Mukherjee, Introducing magnetic properties in Fe-doped ZnO nanoparticles. Applied Physics A, 2021. 127(6): p. 451.
[22]         Kinra, S., et al., Manganese ions substituted ZnO nanoparticles: Synthesis, microstructural and optical properties. Physica B: Condensed Matter, 2022. 627: p. 413523.
[23]         Wang, C.-A., et al., The effect of native vacancy defects on electronic and magnetic properties of ZnO: Mn system. International Journal of Modern Physics B, 2020. 34(21): p. 20502100.
[24]         Zhang, D., et al., Electrochemical corrosion behavior of Ni-doped ZnO thin film coated on low carbon steel substrate in 3.5% NaCl solution. International Journal of Electrochemical Science, 2020. 15(5): p. 4117-4126.
[25]         AL Naim, A.F., A. Solieman, and E. Shaaban, Structural, optical, and magnetic properties of Co-doped ZnO nanocrystalline thin films for spintronic devices. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2020. 31: p. 3613-3621.
[26]         Santosa, S.J., S. Sudiono, and R.S. Wibawani, Solvent-free mechanochemically synthesized Zn layered hydroxide salts for the adsorption of naphtholate AS dye. Applied Surface Science, 2020. 506: p. 144930.
[27]         Soosen Samuel, M., L. Bose, and K. George, Optical properties of ZnO nanoparticles. Academic Review, 2009. 16: p. 57-65.
[28]         Kiziltaş, H., T. Tekin, and D. Tekin, Synthesis, characterization of Fe3O4@ SiO2@ ZnO composite with a core-shell structure and evaluation of its photocatalytic activity. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2020. 8(5): p. 104160.
[29]         Parra-Palomino, A.G., Room-temperature synthesis and characterization of highly monodisperse transition metal-doped ZnO nanocrystals. 2006.
[30]         Abhijith, A., A. Srivastava, and A. Srivastava. Synthesis and characterization of magnesium doped ZnO using chemical route. in Journal of Physics: Conference Series. 2020. IOP Publishing.
[31]         Rattana, T., et al., Improvement of optical properties of nanocrystalline Fe-doped ZnO powders through precipitation method from citrate-modified zinc nitrate solution. Journal of Alloys and Compounds, 2009. 480(2): p. 603-607.
[32]         Xiong, G., et al., Photoluminesence and FTIR study of ZnO nanoparticles: the impurity and defect perspective. physica status solidi c, 2006. 3(10): p. 3577-3581.
[33]         Soitah, T.N., Y. Chunhui, and S. Liang, Effect of Fe doping on structural and electrical properties of nanocrystalline ZnO thin films prepared by sol–gel dip coating technique. Science of Advanced Materials, 2010. 2(4): p. 534-538.
[34]         Arshad, M., et al., Effect of Co substitution on the structural and optical properties of ZnO nanoparticles synthesized by sol–gel route. Journal of alloys and Compounds, 2011. 509(33): p. 8378-8381.
[35]         Vanheusden, K., et al., Correlation between photoluminescence and oxygen vacancies in ZnO phosphors. Applied physics letters, 1996. 68(3): p. 403-405.
[36]         Pudukudy, M. and Z. Yaakob, Facile synthesis of quasi spherical ZnO nanoparticles with excellent photocatalytic activity. Journal of Cluster Science, 2015. 26: p. 1187-1201.
[37]         Sharma, S.K., et al., Dependence of band gap on deposition parameters in CdSe sintered films. Chalcogenide Letters, 2008. 5(4): p. 73-78.
[38]         Faramawy, A., et al., Structural, optical, magnetic and electrical properties of sputtered ZnO and ZnO: Fe thin films: The role of deposition power. Ceramics, 2022. 5(4): p. 1128-1153.