پژوهشگران دانشگاه فردوسی مشهد با ترکیب روش‌های میکروامولسیون و اولتراسونیک به روشی از سنتز نانوکریستال هسته-پوسته دست پیدا کردند که علاوه بر شرایط ملایم سنتز، نیازی به سورفکتانت ندارند.
سنتز نانوکریستال هسته-پوسته بدون نیاز به سورفکتانت
|
پژوهشگران دانشگاه فردوسی مشهد با ترکیب روش‌های میکروامولسیون و اولتراسونیک به روشی از سنتز نانوکریستال هسته-پوسته دست پیدا کردند که علاوه بر شرایط ملایم سنتز، نیازی به سورفکتانت ندارند.
خواص کامپوزیت‌های هسته-پوسته ترکیبی از خواص مواد تشکیل دهنده هسته و پوسته آنهاست. این مواد ویژگی‌های برتری از جمله اندازه منحصر به فرد، خواص نوری وابسته به شکل، خواص الکترونیکی مناسب و… را داراست و از این رو از موارد کاربردی متفاوتی از جمله در سلول‌های فتوولتاییک، فوتوکاتالیست‌های دستگاه حسگر نوری، کاتالیزورها و … برخوردار است.
در یک روش موفقیت آمیز، یک پوسته نازک از ماده نیمه هادی با شکاف باند گسترده (Wide band-gap) روی یک نیمه هادی با شکاف باند کوچک(small band-gap) رسوب داده شد. این عملیات خواص خوبی به ماده تشکیل شده می‌دهد اما عدم رسوب یکنواخت مواد غیر آلی بر روی هسته‌های کوچک به دلایل گوناگون، از مشکلاتی است که در این روش مشاهده می‌شود. از مشکلات دیگر استفاده از این روش برای مواد نیمه‌هادی، نیاز به دمای بالا و زمان ایجینگ(Aging) زیاد می‌باشد.
از این رو برای بهبود این روش به منظور دستیابی به روشی با شرایط ملایم‌تر پژوهش‌هایی انجام گردیده است که در همین راستا روش سونوشیمی برای سنتز این مواد پیشنهاد شد. پژوهشگران دانشگاه فردوسی مشهد با ترکیب روش‌های میکروامولسیون و اولتراسوند توانستند روشی مناسب برای سنتز نانو کریستال‌های هسته-پوسته از مواد نیمه هادی ارائه دهند. آنان در تحقیقات خود توانستند نانوکامپوزیت‌های (هسته-پوسته) CdS/TiO2 را از این روش بدون استفاده از سورفکتانت سنتز کنند.
این پژوهشگران ابتدا نانو ذرات CdS را با استفاده از اولتراسوند و میکروامولسیون بدون افزودن سورفکتانت تهیه کردند. سپس نانوذرات سنتز شده را در محیط اولتراسونیک با TiO2 مخلوط کردند. در اثر همین عملیات لایه نازکی از TiO2 بر روی نانو ذرات CdS تشکیل شده و باعث افزایش حجم نانوذرات شد. در طی این فرآیند، تشکیل هسته-پوسته به کمک فرآیند کاویتاسیون صورت می‌گیرد به طوری که این پدیده باعث برخورد نانوذرات با سرعت بالا به هم و تشکیل هسته-پوسته می‌شود. همچنین تابش اولتراسونیک باعث کنترل چگالش و هیدرولیز تیتانیوم تترا ایزوپراکسید و شکل گیری پوسته TiO2 می شود.
در مشاهدات نمونه‌های بدست آمده، دیده شد که کریستال‌های فاز CdS و TiO2 در ذرات حاصل به صورت آناتاز و ۶ ضلعی تشکیل شده‌اند. از مزایای این روش می‌توان به شرایط ملایم سنتز، توانایی کنترل ضخامت پوسته TiO2، توانایی کنترل اندازه نانوذرات، عدم نیاز به سورفکتانت یا ماده کمکی دیگر، زمان واکنش کوتاهتر، سرعت بالای تشکیل هسته پوسته و … اشاره کرد.
نتایج این کار تحقیقاتی که توسط دکتر نرجس غوث و دکتر محمدحسین انتظاری صورت گرفته است، در مجله Ultrasonics Sonochemistry (جلد ۱۹، شماره ۵، سپتامبر سال ۲۰۱۲) منتشر شده است. علاقمندان می‌توانند متن مقاله را در صفحات ۱۰۷۰ الی ۱۰۷۸ همین شماره مشاهده نمایند. |
