سنتز جدید نانوذرات دی اکسید قلع خالص و آلاییده شده با روی با استفاده از حلال بر پایه اوره

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مریم توحیدی ¹ (دانشجوی کارشناسی ارشد ، دانشگاه شیراز، دانشکده فناوری های نوین، بخش نانومهندسی شیمی، شیراز ، ایران)
فاطمه زحمتکشانی ² (دانشجوی کارشناسی ارشد ، دانشگاه شیراز، دانشکده فناوری های نوین، بخش نانومهندسی شیمی، شیراز ، ایران)

تاریخ دریافت : 1397/12/21 تاریخ پذیرش : 1398/04/02 تاریخ انتشار : 1398/04/01

کلید واژه: دی اکسید قلع, اوره, کلسینه شدن, دی اکسید قلع آلاییده شده با روی,

چکیده مقاله :

     ساختارهای دی اکسید قلع (SnO2) خالص و آلاییده شده با روی (Zn doped SnO2)  به روش سولوترمال سنتز شدند. در این روش، سنتز اکسیدهای فلزی بدون استفاده از مواد افزودنی دیگر و تنها با انتخاب پیش ماده­های جدید در حلال بر پایه اوره انجام گرفت. حلال مورد استفاده در این روش می­تواند به عنوان عامل کنترل کننده شکل و اندازه برای جلوگیری از رشد بیش از اندازه ذرات مورد استفاده قرار گیرد.  علاوه بر آن با متلاشی شدن اوره تشکیل دهنده حلال در دمای 200 درجه سانتیگراد محیط قلیایی می شود که به تشکیل اکسید فلزی کمک می­کند. فرآیند کلسینه شدن برای تولید SnO2 و  Zn-doped SnO2بعد از سنتز انجام شد. محصولات به‌دست ‌آمده با بهره‌گیری از تکنیک‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FESEM)، پراش پرتو (XRD) X، طیف‌سنجی مادون‌قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو X (EDS) و طیف سنجی مرئی-فرابنفش UV - Visible)) مشخصه­یابی شدند. در این روش سنتز، محصولاتی با اندازه ذرات 1۶ و ۱۸ نانومتر به ترتیب برای SnO2 و Zn-doped SnO2 به­دست آمدند. هیچ پیکی از فازهای کریستالی ناخالص در طرح XRD تشخیص داده نشد.  محاسبات نشان داد که میزان شکاف انرژی 6/3 اکترون ولت می­باشد که مربوط به منطقه فرابنفش طیف الکترومغناطیسی است.
واژه­های کلیدی: دی اکسید قلع، دی اکسید قلع آلاییده شده با روی، اوره، کلسینه شدن.

چکیده انگلیسی:

    Tin dioxide (SnO2) and Zn doped SnO2 structures were synthesized by hydrothermal method. In this method, synthesis of metal oxides was done without using any additives only by selection of new precursors in Urea-based solvent. The applied solvent in this work can be used as size and shape directing agent to prevent further particle growth besides solvent role. Also by decomposition of Urea component of the solvent at 200 °C, the medium became alkali and can help to the production of metal oxide. The calcination process was done for the production of SnO2 and Zn-doped SnO2 after synthesis. The obtained products were characterized by using field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier transform near IR (FTIR), energy dispersive X-ray (EDS) and UV-Vis spectroscopy.  By this method, the products with average sizes of 16 and 18 nm were obtained, respectively for SnO2 and Zn-doped SnO2. No peaks of crystalline impurity phase were observed in the XRD pattern. The calculation showed 3.6 e.V.  for band gap energy that related to ultraviolet part of the electromagnetic spectrum.                       
Keywords: Tin Dioxide, Zinc-doped Tin Dioxide, Urea, Calcination.

منابع و مأخذ:

[1]        T. Jia, W. Wang, F. Long, Z. Fu, H. Wang, and Q. Zhang, “Synthesis, Characterization, and Photocatalytic Activity of Zn-Doped SnO2 Hierarchical Architectures Assembled by Nanocones,” J. Phys. Chem. C, vol. 113, pp. 9071–9077, 2009.

[2]        Y. Yuan, Z. Iqbal, and J. Lu, “Zn-doped SnO2 nanoparticles: Structural, optical, dielectric and magnetic properties,” Int. J. Mod. Phys. B, vol. 31, p. 1750234, 2017.

[3]        H. Mąka, T. Spychaj, and J. Adamus, “Lewis acid type deep eutectic solvents as catalysts for epoxy resin crosslinking,” RSC Adv., vol. 5, no. 101, pp. 82813–82821, 2015.

[4]        G. Singh, N. Kohli, and R. C. Singh, “Sensitive and selective ethanol sensor based on Zn-doped SnO2 nanostructures,” J. Mater. Sci. Mater. Electron., vol. 28, no. 17, pp. 13013–13023, 2017.  

[5]        H. Wang and A. L. Rogach, “Hierarchical SnO2 Nanostructures: Recent Advances in Design, Synthesis, and Applications,” Chem. Mater., vol. 26, no. 1, pp. 123–133, 2013.     

[6]        Q. Zhao, D. Ju, X. Deng, J. Huang, B. Cao, and X. Xu, “Morphology-modulation of SnO2 hierarchical architectures by Zn doping for glycol gas sensing and photocatalytic applications,” Sci. Rep., vol. 5, pp. 2–10, 2015.           

[7]        C. Lu, J. Wang, F. Xu, A. Wang, and D. Meng, “Zn-doped SnO2 hierarchical structures formed by a hydrothermal route with remarkably enhanced photocatalytic performance,” Ceram. Int., vol. 44, no. 13, pp. 15145–15152, 2018.  

]8[        م. دوازده امامی، ر. معمار زاده و س. جوادپور, “بررسی نانو کامپوزیت لایه نازک    PEDOT:PSS/SnO2 به عنوان حسگر گاز CO  “ ، نشریه مواد نوین، سال.4، شماره.2، ص 55-66، زمستان 1392.

[9]        X. Jia, Y. Liu, X. Wu, and Z. Zhang, “A low temperature situ precipitation route to designing Zn-doped SnO2 photocatalyst with enhanced photocatalytic performance,” Appl. Surf. Sci., vol. 311, pp. 609–613, 2014. 

[10]      M. V. Dutka et al., “ Defect ferromagnetism in SnO2 :Zn2+ hierarchical nanostructures: correlation between structural, electronic and magnetic properties ,” RSC Adv., vol. 9, no. 7, pp. 4082–4091, 2019.    

[11]      K. H. R. Xiaoxia Li, “Development of deep eutectic solvents applied in extraction and separation,” J. Sep. Sci., vol. 39, no. 18, pp. 3505–3520, 2016.   

[12]      R. K. Smith E, Abbott A, “Deep eutectic solvents (DESs) and their aplications,” Chem. Rev., vol. 114, pp. 11060–11082, 2014.  

[13]      M. Tohidi, F. A. Mahyari, and A. Safavi, “A seed-less method for synthesis of ultra-thin gold nanosheets by using a deep eutectic solvent and gum arabic and their electrocatalytic application,” RSC Adv., vol. 5, no. 41, pp. 32744–32754, 2015.

[14]      C. D. Gu, H. Zheng, X. L. Wang, and J. P. Tu, “Superior ethanol-sensing behavior based on SnO2 mesocrystals incorporating orthorhombic and tetragonal phases,” RSC Adv., vol. 5, no. 12, pp. 9143–9153, 2015.           

[15]      C. D. Gu, Y. J. Mai, J. P. Zhou, and J. P. Tu, “SnO2 nanocrystallite: novel synthetic route from deep eutectic solvent and lithium storage performance,” Funct. Mater. Lett., vol. 04, no. 04, pp. 377–381, 2012.

[16]      D. Shahabi and H. Tavakol, “One-pot synthesis of quinoline derivatives using choline chloride/tin (II) chloride deep eutectic solvent as a green catalyst,” J. Mol. Liq., vol. 220, pp. 324–328, 2016.       

[17]      C. H. Rohaida et al., “Field Emission Scanning Electron Microscope (Fe-Sem) Facility in Bti,” Mater. Charact., 2016.

[18]      A. J. D’Alfonso, B. Freitag, D. Klenov, and L. J. Allen, “Atomic-resolution chemical mapping using energy-dispersive x-ray spectroscopy,” Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys., vol. 81, no. 10, pp. 2–5, 2010.      

[19]      S. Sagadevan and J. Podder, “Investigation on Structural, Surface Morphological and Dielectric Properties of Zn-doped SnO2 Nanoparticles,” Mater. Res., vol. 19, no. 2, pp. 420–425, 2016.

[20]      N. Shanmugam, T. Sathya, G. Viruthagiri, C. Kalyanasundaram, R. Gobi, and S. Ragupathy, “Photocatalytic degradation of brilliant green using undoped and Zn doped SnO2 nanoparticles under sunlight irradiation,” Appl. Surf. Sci., vol. 360, pp. 283–290, 2016.        

[21]      X. Ge, C. Gu, X. Wang, and J. Tu, “Deep eutectic solvents (DESs)-derived advanced functional materials for energy and environmental applications: Challenges, opportunities, and future vision,” J. Mater. Chem. A, vol. 5, no. 18, pp. 8209–8229, 2017.