Блог

Jun 24, 2023

Физические и оптические исследования Cu, функционализированного дубильной кислотой.

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 9909 (2022) Цитировать эту статью Доступы в 2019 г. 3 Цитирования 1 Подробности об альтметрических метриках Необходимость в мягкой, недорогой и зеленой среде, способной

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 9909 (2022) Цитировать эту статью

Доступы за 2019 год

3 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Потребность в мягкой, недорогой и зеленой среде, способной создавать экзотические свойства выходных наноструктур, в настоящее время привлекательна. С учетом этих требований оксидные наноструктуры на основе меди (Cu) были успешно синтезированы с помощью однореакторной реакции с использованием биосовместимого природного полифенола и дубильной кислоты (ТА) в качестве восстановителя и стабилизатора при 60, 70 и 80 °C. Структурные и оптические исследования выявили влияние ТА на морфологию поверхности, фазовую чистоту, элементный состав, оптическую микродеформацию и собственную оптическую энергию смешанных наноструктур Cu2O и CuO. Оптический метод описывает сравнительные детали многозонной щели в присутствии более чем одного элемента с перекрывающимися спектрами из кривой поглощения первой производной \(\frac{\Delta E}{\Delta A}\) и экспоненциальное поглощение энергии хвоста Урбаха \({E}_{U}\) в направлении обычной запрещенной зоны Тауца. \(\frac{\Delta E}{\Delta A}\) демонстрирует, что выраженный эффект TA, который оказывает наноструктуры Cu2O и CuO, создает более чувствительный выходной сигнал первой производной запрещенной зоны по сравнению с запрещенной зоной Tauc. Результаты также показывают, что \({E}_{U}\) снижается, когда температура достигает 70 °C, а затем резко возрастает при 80 °C. Изменение картины параллельно тенденции, наблюдаемой в микродеформации Вильямсона-Холла, и проявляется в изменении среднего размера кристаллитов \({D}_{m}\), что также является причиной реакции на изменение температуры. или рН. Таким образом, в настоящей работе выяснилось, что структурные и оптические корреляции в синтезированных наноструктурах Cu2O и CuO в присутствии ТА представляют собой совместную реакцию изменения pH и реакции комплексообразования лигандов. Полученные результаты предполагают проведение более широкого спектра исследований для дальнейшего понимания степени взаимосвязи между физическими и оптическими свойствами оксидных наноструктур на основе меди, функционализированных ТА.

Функционализация оксидных наноструктур на основе меди (Cu) стала важной в экситонных промышленных устройствах, которые проявляются в преобразовании и транспортировке энергии, таких как современное каталитическое производство энергии и гибкие или портативные миниатюрные электронные продукты1,2,3,4,5. Использование внутренних физических свойств оксидных материалов на основе нано, которые легко синтезируются и изготавливаются, является ключевым моментом на пути разработки этих материалов. Путь химического восстановления является наиболее используемым методом синтеза частиц на основе сложных наноструктур6,7,8. Оксидные наноструктуры на основе меди относятся к группе оксидов металлов с превосходными функциональными возможностями в преобразовании света в другие формы энергии, например, в фотоэлектрических устройствах и солнечных коллекторах9,10,11,12. Возможность использования этих бинарных оксидов (Cu2O и CuO) в качестве электродного материала суперконденсатора p-типа демонстрирует исключительную способность собирать свет во всем видимом спектре и способна аккумулировать почти всю энергию фотонов на квантовом уровне. Включение Cu2O и CuO стимулирует двухфазные изменения в одной системе, что приводит к удивительным свойствам. Например, рекомбинация Cu2O и CuO дает высокую стабильность с замечательной плотностью фототока13,14,15, чем исходные Cu2O или CuO16. Они связаны с заметными изменениями в сборке или распределении наноструктур, морфологии, кристалличности, среднем размере кристаллитов и энергетическом беспорядке (поглощение запрещенной зоны).

Наиболее часто используемые предшественники солей меди, такие как тригидрат нитрата Cu(II), дегидраты хлорида Cu(II) и сульфат Cu(II), известны своей экотоксичностью по отношению к живым клеткам17,18. Экотоксикология обусловлена ​​главным образом активным окислительно-восстановительным процессом самих ионов Cu, который облегчает образование активных форм кислорода Cu и, следовательно, может вызвать аэрозольную токсичность. В течение полувека известная причина фундаментальной токсичности связана с количеством свободных ионов меди и их концентрацией, которые изменяют химический вид Cu19,20,21. Следует отметить, что окислительно-восстановительный уровень ионов меди (Cu2+ или Cu3+) различен из-за различий в степенях окисления22,23,24. Этому способствует лабильность комплексных форм меди. Все эти факторы можно уменьшить путем присоединения неорганических лигандов, что может принципиально снизить лабильность и, следовательно, уменьшить относительное сродство лиганд-наноструктур. Присутствие органических молекул может способствовать гораздо большим изменениям диффузионного расстояния, что может объясняться различной кинетикой последующих реакций.