سنتز نانوذرات رنگدانه نيمه‌هادي با يك روش شيميايي سريع و ساده

سنتز نانوذرات رنگدانه نيمه‌هادي با يك روش شيميايي سريع و ساده

نانوذرات رنگدانه نيمه‌هادي اكسيد مس كه به نام رنگدانه سياه 15 نيز شناخته شده است، به دليل كاربردهاي فراوان در بسياري از رشته‌هاي مهم علم و صنعت نظير رنگدانه‌ها، نيمه‌هادي‌ها، حسگرها، كاتاليزورها و سلول‌هاي خورشيدي مورد توجه زيادي قرار گرفته است. در اين تحقيق، يك روش سنتز شيميايي سريع و ساده با كاهش چشمگير در دماي سنتز براي تهيه نانوذرات رنگدانه نيمه‌هادي اكسيد مس ارايه شده است. نانوذرات حاصل با استفاده از روش‌هاي آناليز پراش اشعه X (XRD)‌، طيف‌‌سنجي FTIR، ميكروسكوپ الكتروني پويشي (SEM)، ميكروسكوپ الكتروني عبوري (TEM)، طيف‌سنجي UV-Vis، رنگ‌سنجي و طيف‌سنجي انعكاسي ارزيابي شدند. همچنين طيف‌هاي جذبي نوري آن‌ها در آب و اتانول مطالعه شد. نتايج حاصل تشكيل نانوذرات رنگدانه اكسيد مس خالص تك‌فازي منوكلينيك (گروه فضايي C2/c) در شرايط ملايم واكنش را تاييد كرد. طيف FTIR نوارهاي ارتعاشي شاخص رنگدانه اكسيد مس در cm-1518 و 597 را نشان داد. همچنين، ميكروگراف‌هاي TEM اندازه نانوذرات سنتز شده را در محدوده nm 23-18 نشان داد. شكاف نوار نانوذرات حاصل در آب و اتانول به ترتيب ev 2.43 و 2.94 به دست آمد كه بزرگتر از مقدار شكاف نوار گزارش شده براي رنگدانه اكسيد مس توده‌اي (ev 1.85) بود.

Semiconductor copper oxide pigment nanoparticles, also known as pigment black 15, is of great interest due to its numerous applications in many important fields of science and technology such as pigments, semiconductors, sensors, catalysts and solar cells. In this work, a quick and simple chemical synthesis route with a significant decrease in synthesis temperature has been developed to prepare copper oxide nanoparticles. The nanoparticles were investigated by X-ray diffraction (XRD), FTIR spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), UV-vis spectroscopy, colorimetry and diffuse reflectance spectroscopy. Their absorption spectra in water and ethanol were also studied. Our results confirmed the formation of the pure single-phase monoclinic copper oxide pigment (space group C2/c) in the mild reaction condition. The FTIR spectrum displayed typical vibrations of copper oxide pigment at 518 and 597 cm-1. TEM micrographs also showed that particle size of the synthesized nanoparticles were in the range of 18-23 nm. The band gap of nanoparticles is estimated to be 2.43 and 2.94 ev in water and ethanol, respectively which were larger than the reported value for bulk copper oxide pigment (1.85 ev).