اکسید روی (zno) نانو ساختار، قابلیت های بالایی برای کاربردهای نوری، فتوالکتروشیمایی و فتوکاتالیستی، زیستی و ضد میکروبی دارد. هر چند این خواص می تواند بسته به شکل و اندازه ذرات متفاوت باشند. بمنظور بهبود رفتار اکسید روی، روش های متنوعی ارائه شده است که بصورت خلاصه می توان به آلائیدن این مواد با فلزات، کامپوزیت کردن و اصلاح سطحی آنها اشاره کرد. در حقیقت این فرایند تحت عنوان مهندسی گاف انرژی شناخته می شود. در این پژوهش بمنظور بهبود رفتارفتوکاتالیستی و ضد میکروبی zno، نانوپودر هسته-پوسته و نیز لایه های نازک نانوساختار ناهمگن طراحی و ساخته شد. برای این منظور از cu2o با گاف انرژی مستقیم استفاده شد. برای سنتز نانوپودر اکسید روی/اکسید مس، ابتدا نانوساختار zno به روش نمک مذاب در دمای oc200 سنتز گردید و سطح ویژه آن m2.g-1 19 بدست آمد. مطالعات میکروسکوپی و فازی و مادون قرمز نشان می دهد که نسبت غلظت یون فلزی به هیدروکسید موجود در محیط نمک مذاب بر شکل نهایی ذرات موثر بوده و متاثر از میزان oh- در محیط مذاب است. مطالعات نوری برای این نانوساختار نشان داد که با افزایش زمان سنتز و رشد ذرات، یک جابجایی قرمز در مکان قله ها روی می دهد. همچنین این ماده توانایی شگرفی در حذف دو نوع باکتری (انتروباکتری و باسیلیوس) دارد. در مرحله بعدی بمنظور تشکیل ساختار ناهمگن نانوپودر هسته-پوسته، cu2o به روش هیدروترمال بر روی ساختار اکسید روی در دمای oc150 سنتز گردید. مطالعات میکروسکوپ الکترونی عبوری نشان می دهد که پوسته یکنواخت از اکسید مس با متوسط ضخامت پوسته nm7، بروی zno با نسبت 1:1 تشکیل شده است. با بررسی فازی مشخص گردید که با تغییر این نسبت فازهای دیگر از اکسید مس و یا آلیاژ از cu و zn، تشکیل می شوند. بررسی رفتار فتوکاتالیستی نمونه هسته-پوسته، نشان دهنده رشد بمیزان 50 % عبور نور در ماده رنگی متیل نارنجی نسبت به تک فاز zno است که بیانگر تجزیه بیشتر محیط می باشد. لایه های نازک این ساختار ناهمگن نیز به روش سل-ژل و با بهره گیری از پوشش دهی چرخشی، تهیه شد. بررسی های میکروسکوپی لایه نازک نانوساختار zno/cu2o نشان می دهد که سازوکار رشد جزیره ای غالب بوده و افزایش 15% جذب نور نسبت به لایه تک فاز zno روی داده است. از سوی دیگر، انرژی سطحی لایه های نازک ساخته شده محاسبه گردید و مشخص شد لایه نازک نانو ساختار zno/cu2o با زبری سطحی nm11 انرژی سطحی در حدود mj/m2 51/54 داشته و سطح آب دوست با زاویه تر شوندگی o 45 داراست.

در این تحقیق لایه های نازک نانوکامپوزیت اکسید روی – سیلیکا تهیه شدند و سطوح سنتز شده از نظر خواص فیزیکی و شیمیایی و عوامل موثر بر خواص سطوح مورد ارزیابی و مشخصه یابی قرارگرفتند. تهیه ی لایه های نازک از طریق سل- ژل با استفاده از موادی از جمله زینک استات دی هیدرات ، اتانول، اسید نیتریک، آب و تترا اتیل اورتوسیلیکات، به روش لایه نشانی چرخشی بر روی زیرلایه شیشه¬ای انجام و لایه-های نازک بدست آمده در دماهای مختلف تحت عملیات حرارتی قرارگرفتند. سنتز فاز اکسید روی توسط xrd مورد تایید قرار گرفت. همچنین از میکروسکوپ sem و afm به منظور بررسی خواص سطحی استفاده شد. تصاویر نشان داد که با افزودن سیلیکا به اکسید روی اندازه ذرات و زبری سطوح نسبت به اکسید روی خالص تغییر قابل توجهی می یابد که می تواند بر روی سایر خواص از جمله زاویه تماس قطره اب با سطح تاثیر گذار باشد. خواص اپتیکی لایه های تهیه شده توسط آنالیز uv-vis بررسی شده و مشخص شد که با افزایش درصد مولی اکسید روی، عبور نور وگاف انرژی، نسبت به لایه ی خالص اکسید روی بشدت افزایش می¬یابد. نتایج حاصل از آزمون تر شوندگی نشان داد که با افزودن سیلیکا به اکسید روی، سطح لایه ها آبدوست تر شده اند و با انجام این آزمون در حضور امواج uv تغییر چندانی در زاویه تماس حاصل نشد. نتایج حاصل از آزمون بیضی سنجی نشان داد که ضخامت لایه ها در حدود 60 تا80 نانو متر می باشد. همچنین آزمون xps، ترکیبهای کامپوزیتی اکسیدروی _ سیلیکا را تایید کرد. با بررسی نتایج حاصل از آزمون های ذکر شده می¬توان گفت لایه¬ی ترکیبی zno-sio2 با نسبت مولی 9:1 بهترین غلظت را برای خواص آبدوستی و شفافیت خواهند داشت.

فوتوکاتالیست های مهمی چون اکسید تیتانیم و اکسید روی به دلیل برخورداری از بازده بالای فوتو کاتالیستی، صرفه اقتصادی، سهولت استفاده و عدم سمیت به عنوان معتبرترین کاندیدا در حوزه فوتو کاتالیستی شناخته می شوند. تری اکسید تنگستن (wo3) نانو ساختار به عنوان یک فوتوکاتالیست در ناحیه مرئی نور قابل توجه است؛ اما به دلیل نرخ بالای بازترکیب الکترون – حفره کارایی مناسبی را از خود نشان نمی دهد. در پروژه حاضر نانو ذرات اکسید تنگستن به روش رسوب شیمیایی از محلول و کلسینه کردن محصولات در دمای? 500 به دست آمده و مورد بررسی فوتوکاتالیستی قرار گرفته است. کامپوزیت wo3 / rgo ترکیب 1 – نفتول را تا میزان 84 درصد پس از 2 ساعت تابش نور لامپ زنون تخریب کرده و ترکیبات واسطه ای چون سالسیلیک اسید را ایجاد می نماید.