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氢对纳米的机构有何影响?他们会出现什么反应?具体应该如何证明?氧化锌纳米粒子(ZnONPs)是具有吸引力的半导体,因为它

作者:启汉圆桌派

氢对纳米的机构有何影响?他们会出现什么反应?具体应该如何证明?

氧化锌纳米粒子 (ZnO NPs) 是具有吸引力的半导体,因为它们具有优异的物理特性,例如 n 型半导体、优异的光学和电子特性、高电子迁移率、电子-空穴对的快速复合、优异的光催化活性、高导热性、和有限的可见光吸收。ZnO NP 的带隙能和激子结合能分别为 3.37 eV 和 60 meV 。

ZnO 具有稳定的六方纤锌矿结构,晶格常数a  = 3.250 Å 和c  = 5.207 Å。根据这些特性,ZnO NPs 被用于不同的应用,例如太阳能电池、光电器件、气体传感器、生物传感器、发光器件 和光催化。 许多物理和化学参数控制 ZnO NPs 尺寸和形态的合成,如溶剂 pH 、合成溶剂 、退火温度 和掺杂材料 。

银在取代Zn 2+方面具有高亲和力晶格中的离子,从而影响 ZnO 内的高能状态,从而导致带隙能量降低。此外,与纯 ZnO NPs 相比,含 1.0 wt% Ag 的 Ag/ZnO 纳米结构具有良好的光催化和抗菌活性。此外,用 Ag 掺杂 ZnO 纳米结构改变了对红色区域的光吸收,降低了带隙能量,从而增加了光催化和抗菌活性 。

采用水热技术合成了 Ag 含量分别为 0 wt%、5 wt%、10 wt% 和 20 wt% 的银掺杂氧化锌纳米结构 (Ag/ZnO NSs)。将制备的纳米结构在 500°C 下退火 2 小时。通过使用扫描电子显微镜、FTIR、X 射线衍射 (XRD) 和电导率对样品进行表征。FTIR 光谱证实了 Ag/ZnO NSs 中存在与氢相关的浅供体缺陷,这些缺陷与氧空位结合,因此在金属氧化物纳米结构的物理化学性质。

XRD 结果证实 Ag/ZnO NSs 具有多晶六方结构。Williamson-Hall 方法用于估计多晶纳米结构的微观结构特性。通过将 Ag 从 0 wt% 增加到 20 wt%,电导率从 0.60 增加到 1.10 µS/cm,带隙能量从 3.36 减少到 3.10 eV。

氢杂质在 ZnO 结构中形成浅供体缺陷,影响 ZnO 的光学、光电和电学性质 。这项工作的重点是除了作为掺杂材料的 Ag 浓度之外,与氢相关的浅供体缺陷对 Ag/ZnO NS 的化学、结构和形态特性的影响。研究了 FTIR 吸收光谱以研究 Ag/ZnO NS 中与氢相关的浅供体缺陷。此外,X 射线衍射 (XRD) 技术是一种重要的表征工具,可提供有关块状、薄膜和纳米结构的晶相、晶体结构、结晶度和微观结构特性的基本信息。

根据完美水晶向四面八方无限延伸的定义,完美水晶是不存在无限大的。因此,纳米结构不是完美的晶体,因此具有展宽的衍射峰。在纳米结构生长之后和研究物理特性之前,应研究 XRD 表征以确定影响所有物理特性(例如光学、电气和电子特性)的微观结构特性。此外,还研究了 Ag 掺杂和与氢相关的浅供体缺陷对 Ag/ZnO NSs 的光学、光电和电学性质的影响。

Ag/ZnO NS 的电导率值与 Ag 浓度的函数关系。由于氢相关的浅供体缺陷的形成,纯 ZnO NPs 的电导率与 O 和 Zn 极性载流子密度的存在有关。此外,O 空位、Zn 间隙和与氢相关的浅施主是 n 型未掺杂 ZnO NPs 的起源。Ag/ZnO NSs 的电导率从增加到0.600.601.101.10µS/cm,Ag 浓度增加至 20 wt%。此外,ZnO NPs 的电导率图谱显示了薄膜表面电导率的变化,这可归因于生长过程、转移过程的质量和其他参数。Ag 含量的增加导致 Ag/ZnO NSs 薄膜表面电导率变化的增加。

随着入射光子波长从 300 增加到 400 nm,纯 ZnO NPs 的透射光谱的透射率值从 0 急剧增加到 88%,并且在 400-700 nm 范围内没有观察到变化(图 6  ) A)。ZnO NPs 价带中的电子需要高入射光子能量(紫外光)来打破它们并将它们传输到导带。因此,ZnO NPs 在 400 和 700 nm 之间具有高透射率值,这意味着 ZnO 结构中没有自由电子。

结论:

用 Ag 掺杂 ZnO NPs 导致 Ag/ZnO NSs 的形成,并将纳米结构形态从纳米颗粒转变为纳米棒,并增加表面疏水性。掺杂后所得的平均尺寸在 30 和 40 纳米之间。Ag/ZnO NSs 的 FTIR 光谱证实了与氢相关的浅供体的存在,它与氧空位结合。缺陷根据其极性混合到 O 和 Zn 极性 Ag/ZnO NSs 中。

氢对纳米的机构有何影响?他们会出现什么反应?具体应该如何证明?氧化锌纳米粒子(ZnONPs)是具有吸引力的半导体,因为它
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