Kreiranje morfologije i veličine čestica ZnO prahova

Abstract

U ovom tekstu objašnjeni su postupci sinteze prahova ZnO i mogućnosti da se tim sintezama morfologija i srednja veličina čestica kreiraju od mikrometarskih štapića do nanometarskih sfernih čestica. Primenjene su dve metode sinteze, niskotemperatursko hidrotermalno (HT) procesiranje i ultrazvučno (UZ) procesiranje. Morfologija i srednja veličina čestica su kreirane podešavanjem molskog odnosa [Zn2+]/[OH-] polaznog (prekurskorskog) rastvora. Aglomeracija čestica je sprečena upotrebom polivinil pirolidona (PVP). Sintetisani prahovi su karakterisani metodom rendgenske difrakcije na prahu (XRD), skanirajuće elektronske mikroskopije (FESEM) i UV-Vis difuzione refleksione spektroskopije (UV-Vis DRS). Na osnovu skanirajućih elektronskih mikrografija predložen je mehanizam rasta čestica ZnO u zavisnosti od molskog odnosa [Zn2+]/[OH-] polaznog rastvora. Takođe, ispitan je i uticaj veličine i morfologije čestica na optičke karakteristike prahova ZnO; uočeno je da veličina i morfologija čestica utiču kako na apsorpciju vidljive svetlosti (%) tako i na pomeraj energetskog procepa (eV).

Different ZnO powders synthesis methods as well as possibilities to obtain particles with controlled morphology and average particle size from micro- to nano-level were discussed. Two synthesis methods were applied, low-temperature hydrothermal (HT) and ultrasound processing (UZ). Morphology and average particle size were tailored by adjusting of initial solution [Zn2+]/[OH-]molar ratio. Particles agglomeration is suppressed by polyvinylpyrrolidone (PVP). Synthesized powders were characterized by X-ray diffraction method (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM) and UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS). Considering FESEM micrographs the ZnO particles growth mechanism depending on initial solution [Zn2+]/[OH-] molar ratio is proposed. Furthermore, influence of average particle size and morphology on ZnO optical properties is studied; it is observed that both average particle size and morphology affect visible light absorption (%) as well as shift of Ebg (eV).