سنتز دومرحله‌اي نانوساختار ZnO/Cu2O به روش هيدروترمال به منظور استفاده در پيل‌هاي فتوالكتروشيميايي

Two-step Synthesis of Zn/Cu2O Nanostructures via Hydrothermal Method for Photoelectrochemical Cells

در اين مقاله سنتز دومرحله‌اي نانوساختارهاي ZnO/Cu2O به روش تركيبي نمك مذاب و فرآيند هيدروترمال گزارش شده است. در ابتدا ساختارهاي نانومقياس اكسيد روي به روش نمك مذاب تهيه شد. براي سنتز اكسيد روي، واكنش كلريد روي و هيدروكسيد سديم-پتاسيم در بالاتر از دماي يوتكتيك آن (oC 200) روي داد. بررسي‌هاي فازي نشان مي‌دهند كه ماده توليد شده نيازي به عمليات حرارتي تكميلي ندارد. با تغيير عوامل موثر بر واكنش، مورفولوژي‌هاي متفاوتي از جمله صفحه‌اي، گل شكل و سوزني تشكيل شد. ساختار گل شكل بدليل جذب نور بالا به عنوان هسته انتخاب شد. در مرحله دوم فرآيند، اكسيد مس به روش هيدروترمال بر روي ساختار نانومقياس ZnO سنتز گرديد. از آزمون‌هاي XRD، SEM و UV-Vis جهت مشخصه‌يابي و بررسي مورفولوژي نانوساختار و خواص نوري آن استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه نانوساختار هسته-پوسته ZnO/Cu2O بدست آمده براي استفاده در پيل‌هاي فتوالكتروشيمايي نسبت به نانوساختارهاي اكسيد روي، مناسب‌تر است.

In this paper, ZnO/Cu2O nanostructures were synthesized via molten salt and hydrothermal method. At the first step, the ZnO hierarchical nanostructures were successfully prepared by molten salt method at 200 oC without any calcination and post treatment. The hierarchical star-like structures were used as core due to higher light absorption. Secondly, Cu2O nanoparticles were formed on the arms surfaces of ZnO star-like particles via facile hydrothermal method. X-ray diffraction, UV-Vis spectrum analyses were used to characterize the phases and optical behavior of core-shell structures. Microstructures of core-shell particles were also analyzed by scanning electron microscopy. Based on the result, the higher light absorption of core-shell structure made them as a good candidate to apply in photoelectrochemical cells.