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氫對納米的機構有何影響?他們會出現什麼反應?具體應該如何證明?氧化鋅納米粒子(ZnONPs)是具有吸引力的半導體,因為它

作者:啟漢圓桌派

氫對納米的機構有何影響?他們會出現什麼反應?具體應該如何證明?

氧化鋅納米粒子 (ZnO NPs) 是具有吸引力的半導體,因為它們具有優異的實體特性,例如 n 型半導體、優異的光學和電子特性、高電子遷移率、電子-空穴對的快速複合、優異的光催化活性、高導熱性、和有限的可見光吸收。ZnO NP 的帶隙能和激子結合能分别為 3.37 eV 和 60 meV 。

ZnO 具有穩定的六方纖鋅礦結構,晶格常數a  = 3.250 Å 和c  = 5.207 Å。根據這些特性,ZnO NPs 被用于不同的應用,例如太陽能電池、光電器件、氣體傳感器、生物傳感器、發光器件 和光催化。 許多實體和化學參數控制 ZnO NPs 尺寸和形态的合成,如溶劑 pH 、合成溶劑 、退火溫度 和摻雜材料 。

銀在取代Zn 2+方面具有高親和力晶格中的離子,進而影響 ZnO 内的高能狀态,進而導緻帶隙能量降低。此外,與純 ZnO NPs 相比,含 1.0 wt% Ag 的 Ag/ZnO 納米結構具有良好的光催化和抗菌活性。此外,用 Ag 摻雜 ZnO 納米結構改變了對紅色區域的光吸收,降低了帶隙能量,進而增加了光催化和抗菌活性 。

采用水熱技術合成了 Ag 含量分别為 0 wt%、5 wt%、10 wt% 和 20 wt% 的銀摻雜氧化鋅納米結構 (Ag/ZnO NSs)。将制備的納米結構在 500°C 下退火 2 小時。通過使用掃描電子顯微鏡、FTIR、X 射線衍射 (XRD) 和電導率對樣品進行表征。FTIR 光譜證明了 Ag/ZnO NSs 中存在與氫相關的淺供體缺陷,這些缺陷與氧空位結合,是以在金屬氧化物納米結構的實體化學性質。

XRD 結果證明 Ag/ZnO NSs 具有多晶六方結構。Williamson-Hall 方法用于估計多晶納米結構的微觀結構特性。通過将 Ag 從 0 wt% 增加到 20 wt%,電導率從 0.60 增加到 1.10 µS/cm,帶隙能量從 3.36 減少到 3.10 eV。

氫雜質在 ZnO 結構中形成淺供體缺陷,影響 ZnO 的光學、光電和電學性質 。這項工作的重點是除了作為摻雜材料的 Ag 濃度之外,與氫相關的淺供體缺陷對 Ag/ZnO NS 的化學、結構和形态特性的影響。研究了 FTIR 吸收光譜以研究 Ag/ZnO NS 中與氫相關的淺供體缺陷。此外,X 射線衍射 (XRD) 技術是一種重要的表征工具,可提供有關塊狀、薄膜和納米結構的晶相、晶體結構、結晶度和微觀結構特性的基本資訊。

根據完美水晶向四面八方無限延伸的定義,完美水晶是不存在無限大的。是以,納米結構不是完美的晶體,是以具有展寬的衍射峰。在納米結構生長之後和研究實體特性之前,應研究 XRD 表征以确定影響所有實體特性(例如光學、電氣和電子特性)的微觀結構特性。此外,還研究了 Ag 摻雜和與氫相關的淺供體缺陷對 Ag/ZnO NSs 的光學、光電和電學性質的影響。

Ag/ZnO NS 的電導率值與 Ag 濃度的函數關系。由于氫相關的淺供體缺陷的形成,純 ZnO NPs 的電導率與 O 和 Zn 極性載流子密度的存在有關。此外,O 空位、Zn 間隙和與氫相關的淺施主是 n 型未摻雜 ZnO NPs 的起源。Ag/ZnO NSs 的電導率從增加到0.600.601.101.10µS/cm,Ag 濃度增加至 20 wt%。此外,ZnO NPs 的電導率圖譜顯示了薄膜表面電導率的變化,這可歸因于生長過程、轉移過程的品質和其他參數。Ag 含量的增加導緻 Ag/ZnO NSs 薄膜表面電導率變化的增加。

随着入射光子波長從 300 增加到 400 nm,純 ZnO NPs 的透射光譜的透射率值從 0 急劇增加到 88%,并且在 400-700 nm 範圍内沒有觀察到變化(圖 6  ) A)。ZnO NPs 價帶中的電子需要高入射光子能量(紫外光)來打破它們并将它們傳輸到導帶。是以,ZnO NPs 在 400 和 700 nm 之間具有高透射率值,這意味着 ZnO 結構中沒有自由電子。

結論:

用 Ag 摻雜 ZnO NPs 導緻 Ag/ZnO NSs 的形成,并将納米結構形态從納米顆粒轉變為納米棒,并增加表面疏水性。摻雜後所得的平均尺寸在 30 和 40 納米之間。Ag/ZnO NSs 的 FTIR 光譜證明了與氫相關的淺供體的存在,它與氧空位結合。缺陷根據其極性混合到 O 和 Zn 極性 Ag/ZnO NSs 中。

氫對納米的機構有何影響?他們會出現什麼反應?具體應該如何證明?氧化鋅納米粒子(ZnONPs)是具有吸引力的半導體,因為它
氫對納米的機構有何影響?他們會出現什麼反應?具體應該如何證明?氧化鋅納米粒子(ZnONPs)是具有吸引力的半導體,因為它
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