سنتز، شناسایی و بررسی خواص نانوکامپوزیت‏های cuo/zno باروش‏های سل-ژل، هم رسوبی، هیدروترمال و اشباع سازی: بررسی تاثیر عملیات حرارتی، نوع پیش ماده‏هاو فعالیت فتوکاتالیتیکی و بکارگیری در سلول‏های خورشیدی حساس به رنگ

چکیده در سال‏های اخیرعلاقه به نانومواد به خاطر خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربفردشان رو به افزایش است. شرایط تجربی مورد استفاده در تهیه این مواد مهم‏ترین نقش را در اندازه ذرات محصول ایفا می‏کند برای این منظور، از روش‏های تجربی متنوع زیادی در تهیه نانوذرات استفاده شده است. در این تحقیق نانوذرات کامپوزیتی اکسید مس-اکسید روی به روش‏های سل-ژل، هم‏رسوبی، هیدروترمال و اشباع سازی تهیه شدند. در روش سل-ژل از پیش ماده‏های مس استات، روی استات، مس استیل استونات، روی استیل استونات، مس کربنات، روی کربنات، مس نیتراتو روی نیترات، با نسبت‏های مولی مختلف، مونواتانول‏آمین، اتیلن گلی‏کل و سیتریک اسید به عنوانعامل کمپلکس دهنده، و از اتانول، ایزوپروپانول، آب مقطر و استیک اسید گلاسیال به عنوان حلال، برای تهیه سل مورد نظر استفاده شد. در نهایت محصول مورد نظر در نتیجه عملیات حرارتی ژل در دماهای مختلف بدست آمد. در روش هم‏رسوبی پیش ماده‏های پودر مس فلزی و اکسید روی، آمونیاک به عنوان عامل کمپلکس دهنده و ترکیب آمونیوم بیکربنات و آمونیوم کاربامات با نسبت1:1 به عنوان عامل رسوب دهنده استفاده شد. روش هیدروترمال با استفاده از پیش ماده‏های مس سولفات و روی کلرید به همراه سدیم هیدروکسید، درون سیستم اتوکلاو انجام گرفت. در روش اشباع سازی، پیش ماده‏های اکسید روی با ساختار چهار پایه (شاخه) ومس نیترات به همراه سدیم کربنات و آب مقطر استفاده شد. اطلاعات ساختاری، فازهای کریستالی، خواص نوری و الکترونی، پیکربندی پیوند، آنالیز حرارتی ژل خشک شده، تصاویر مورفولوژی سطح و میانگین اندازه ذرات نانوکامپوزیت‏ها و نیمه‏هادی‏های نانوساختار، با تکنیک‏های دستگاهی پراش پرتو ایکس(xrd)،طیف سنجی فرابنفش-مرئی uv-vis-drs))،طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه ((ftir،آنالیز حرارتی(tg-dtg)و میکروسکوپالکترونی پیمایشی نشر میدانی(fesem)،بررسی و ارزیابی شد. بر طبق الگوهای xrd، موقعیت و شدت نسبی همه پیک‏های پراش برای نیمه‏هادی‏های اکسید مس و اکسید روی نانوساختار و نانوکامپوزیت‏های cuo/znoخالص در گستره5o<2?<80oدر تطابق با داده‏های استاندارد گزارش شده برای فاز اکسید روی تحت عنوان zincite با شبکه کریستالی هگزاگونال و فاز اکسید مس تحت عنوان tenorite با شبکه کریستالی‏ منوکلینیک، دارای ثابت‏های شبکه معین و جهت‏ یابی‏های رشد ترجیحی قوی در امتداد صفحات کریستالی مشخص، مشاهده شد.طیف‏های ft-ir برای نیمه‏هادی‏های اکسید مس و اکسید روی نانوساختار و نانوکامپوزیت‏های cuo/zno خالص، پیک شاخص و قوی مربوط به ارتعاش کششی پیوند فلز (مس و روی) با اکسیژن را نشان دادند. کاهش اندازه گاف انرژی برای فاز اکسید روی اصلاح شده با اکسید مس، در ساختار نانوکامپوزیت cuo/zno،از بررسی‏های طیف سنجی (uv-vis-drs)،نتیجه شد.دمای بهینه برای عملیات حرارتی به منظور دستیابی به مواد نانوساختار با روش سل-ژل با بررسی رفتار حرارتی ژل پیش کلسینه خشک شده توسط آنالیز حرارتی(tg-dtg)، بطور تقریبی مشخص شد.تصاویر fesem برای نیمه‏هادی‏های اکسید مس و اکسید روی و نانوکامپوزیت‏های cuo/zno، میانگین اندازه ذرات در مقیاس نانومتر با توزیع اندازه ذرات و مورفولوژی مشخص را نشان دادند. خمیری همگن و پایدار از نانوکامپوزیت‏ها و نیمه‏هادی‏های نانوساختار تهیه شد و بصورت لایه نازک با عملیات لایه نشانی به روش دکتر بلید روی بسترهای شیشه‏ای پوشش داده شد. فعالیت فتوکاتالیتیکی لایه‏های نازک کامپوزیتی و نیمه‏هادی نانوساختار در تخریب رنگدانه‏های آزو موجود در پساب‏های نساجی مثلm5b،f3b،v3r وx8bدر محیط آبی بررسی گردیدو رفتار سینتیکی واکنش تخریب و تغییرات غلظت محلول‏های رنگدانه‏ها تحت تابش نور فرابنفش در مدت زمان‏های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. به علاوه تبعیت سرعت واکنش‏های تخریب از سینتیک شبه مرتبه اول ارزیابی شد. هم‏چنین نانوکامپوزیت‏هایcuo/znoسنتز شده با روش‏های سل-ژلو هم‏رسوبی از طریق پوشش خمیر تهیه شده آن‏ها بصورت لایه نازک روی بسترشیشه رسانایfto(شیشه با لایه اکسید قلع دوپه شده با فلوئور) با زیر لایه تیتانیا(tio2)به عنوان الکترود کار برای ساخت سلول خورشیدی حساس شده با رنگ(dsscs)مورد مطالعه قرار گرفتند. بطور کل،هدف از این تحقیق سنتز نانوکامپوزیت‏هایcuo/znoبا روش‏های سل-ژل، هم‏رسوبی، هیدروترمال و اشباع سازی و بررسی خواص آن‏ها، تاثیر عملیات حرارتی روی تشکیل فاز و نوع پیش ماده‏های بکار رفته می‏باشد. هم‏چنین شناسایی و بررسی نانوکامپوزیت‏های سنتز شده با تکنیک‏های دستگاهی پراش پرتو ایکس(xrd)، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه((ftir، طیف سنجی فرابنفش-مرئیuv-vis-drs))،آنالیز حرارتی(tg-dtg)و میکروسکوپ الکترونی پیمایشی نشر میدانی(fesem)و کاربرد آن‏ها بصورت لایه‏های نازک نانوساختار در تخریب فتوکاتالیتیکی رنگدانه‏های آزو و در ساخت سلول‏های خورشیدی حساس شده با رنگاز اهداف این تحقیق می‏باشند. واژه‏های کلیدی: فرایند سل-ژل، هم‏رسوبی، هیدروترمال، اشباع سازی، نانوذرات نیمه‏هادی، اکسید مس، اکسید روی،نانوکامپوزیت اکسید مس-اکسید روی،لایه‏های نازک نانوساختار، فعالیت فتوکاتالیتیکی، رنگ‏های آزو، سلول خورشیدی حساس شده با رنگ.