Name: preparation of zno nanorod/graphene/zno nanorod epitaxial double heterostructure for piezoelectrical nanogenerator by using preheating hydrothermal
Uploaded: 2016-01-15T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal at JoVE.co

This work was supported by the National Research Foundation of Korea (NRF) grant funded by the Korea government (MSIP) (No.2014R1A2A1A11051146). This work was also supported by National Research Foundation of Korea Grant funded by the Korean Government (NRF-2014R1A1A2058350).

1. Chemical Vapor Deposition (CVD) de croissance de couche unique graphène Note: Le graphène utilisée dans cette étude a été cultivée sur le cuivre (Cu) en utilisant la feuille dépôt thermique chimique en phase vapeur (CVD) technique (figure 1A). La croissance est uniforme sur une surface de 2 cm x 10 cm pour ce système. <ol><li> Laver la feuille de Cu (2 cm x 10 cm) avec un flux doux de l&#39;acétone, de l&#39;alcool isopropylique (IPA) et d&#39;eau distillée,...

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	<li>Lee, S., Lee, Y., Park, J., Choi, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stitchable+organic+photovoltaic+cells+with+textile+electrodes.">Stitchable organic photovoltaic cells with textile electrodes.</a> Nano Energy. 9, 88-93 (2014).</li><li>Pan, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wearable+solar+cells+by+stacking+textile+electrodes.">Wearable solar cells by stacking textile electrodes.</a> Angew. Chem.-Int. Edit. 53, 6110-6114 (2014).</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyroelectric+nanogenerators+for+harvesting+thermoelectric+energy.">Pyroelectric nanogenerators for harvesting thermoelectric energy.</a> Nano Lett. 12, 2833-2838 (2012).</li><li>Lee, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+stretchable+piezoelectric-pyroelectric+hybrid+nanogenerator.">Highly stretchable piezoelectric-pyroelectric hybrid nanogenerator.</a> Adv. Mater. 26, 765-769 (2014).</li><li>Zhong, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Finger+typing+driven+triboelectric+nanogenerator+and+its+use+for+instantaneously+lighting+up+LEDs.">Finger typing driven triboelectric nanogenerator and its use for instantaneously lighting up LEDs.</a> Nano Energy. 2, 491-497 (2013).</li><li>Tang, W., Han, C. B., Zhang, C., Wang, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cover-sheet-based+nanogenerator+for+charging+mobile+electronics+using+low-frequency+body+motion/vibration.">Cover-sheet-based nanogenerator for charging mobile electronics using low-frequency body motion/vibration.</a> Nano Energy. 9, 121-127 (2014).</li><li>Li, S., Yuan, J., Lipson, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ambient+wind+energy+harvesting+using+cross-flow+fluttering.">Ambient wind energy harvesting using cross-flow fluttering.</a> J. Appl. Phys. 109, 026104 (2011).</li><li>Cha, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sound-driven+piezoelectric+nanowire-based+nanogenerators.">Sound-driven piezoelectric nanowire-based nanogenerators.</a> Adv. Mater. 22, 4726-4730 (2010).</li><li>Bai, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+multilayered+triboelectric+nanogenerator+for+harvesting+biomechanical+energy+from+human+motions.">Integrated multilayered triboelectric nanogenerator for harvesting biomechanical energy from human motions.</a> ACS Nano. 7, 3713-3719 (2013).</li><li>Xu, S., Wang, Z. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=One-dimensional+ZnO+nanostructures:+Solution+growth+and+functional+properties.">One-dimensional ZnO nanostructures: Solution growth and functional properties.</a> Nano Res. 4, 1013-1098 (2011).</li><li>Zhao, M. -. H., Wang, Z. -. L., Mao, S. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectric+characterization+of+individual+zinc+oxide+nanobelt+probed+by+piezoresponse+force+microscope.">Piezoelectric characterization of individual zinc oxide nanobelt probed by piezoresponse force microscope.</a> Nano Lett. 4, 587-590 (2004).</li><li>Nam, G. -. H., Baek, S. -. H., Cho, C. -. H., Park, I. -. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+flexible+and+transparent+graphene/ZnO+nanorod+hybrid+structure+fabricated+by+exfoliating+a+graphite+substrate.">A flexible and transparent graphene/ZnO nanorod hybrid structure fabricated by exfoliating a graphite substrate.</a> Nanoscale. 6, 11653-11658 (2014).</li><li>Zou, X., Fan, H., Tian, Y., Yan, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Facile+hydrothermal+synthesis+of+large+scale+ZnO+nanorod+arrays+and+their+growth+mechanism.">Facile hydrothermal synthesis of large scale ZnO nanorod arrays and their growth mechanism.</a> Mater. Lett. 107, 269-272 (2013).</li><li>Qiu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-crystalline+twinned+ZnO+nanoleaf+structure+via+a+facile+hydrothermal+process.">Single-crystalline twinned ZnO nanoleaf structure via a facile hydrothermal process.</a> J. Nanosci. Nanotechnol. 11, 2175-2184 (2011).</li><li>Qiu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+and+characterization+of+flower-like+bundles+of+ZnO+nanosheets+by+a+surfactant-free+hydrothermal+process.">Synthesis and characterization of flower-like bundles of ZnO nanosheets by a surfactant-free hydrothermal process.</a> J. Nanomater. 2014, 281461 (2014).</li><li>Sun, Y., Riley, D. J., Ashfold, M. N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+ZnO+nanotube+growth+by+hydrothermal+methods+on+ZnO+Film-coated+Si+substrates.">Mechanism of ZnO nanotube growth by hydrothermal methods on ZnO Film-coated Si substrates.</a> J. Phys. Chem. B. 110, 15186-15192 (2006).</li><li>Qiu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+growth+mechanism+and+optical+properties+of+ultralong+ZnO+nanorod+arrays+with+a+high+aspect+ratio+by+a+preheating+hydrothermal+method.">The growth mechanism and optical properties of ultralong ZnO nanorod arrays with a high aspect ratio by a preheating hydrothermal method.</a> Nanotechnology. 20, 155603 (2009).</li><li>Qiu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solution-derived+40+&#181;m+vertically+aligned+ZnO+nanowire+arrays+as+photoelectrodes+in+dye-sensitized+solar+cells.">Solution-derived 40 &#181;m vertically aligned ZnO nanowire arrays as photoelectrodes in dye-sensitized solar cells.</a> Nanotechnology. 21, 195602 (2010).</li><li>Shin, D. -. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freestanding+ZnO+nanorod/graphene/ZnO+nanorod+epitaxial+double+heterostructure+for+improved+piezoelectric+nanogenerators.">Freestanding ZnO nanorod/graphene/ZnO nanorod epitaxial double heterostructure for improved piezoelectric nanogenerators.</a> Nano Energy. 12, 268-277 (2015).</li></ol>

S&#39;il vous plaît noter que la haute qualité (&gt; 99,8%, recuit) de feuille de Cu devrait être considéré comme un substrat pour la croissance réussie de graphène seule couche. Sinon, le graphène monocouche est pas uniformément cultivé sur la feuille Cu, conduisant à diminuer considérablement la conductivité du graphène. Un recuit de 1 heure à température élevée contribuerait à l&#39;amélioration de la feuille cristallinité Cu ainsi que l&#39;enlèvement des contaminants de la feuille de Cu. <...

Récemment, les appareils électroniques portables et portables sont devenus un élément essentiel pour une vie confortable en raison de la développement de la nanotechnologie, qui se traduit par des exigences énormes pour une source d&#39;énergie de l&#39;ordre de microwatts à milliwatt. Approches considérables pour la source des appareils portables et portables puissance ont été atteints par l&#39;énergie renouvelable, notamment l&#39;énergie solaire de 1,2, 3,4 et la source thermique mécanique 5,6. Nanogénérateur piézo-électrique ont été intensivement étudiée comme l&#39;un des candidats possibles pour le dispositif de récupération d&#39;énergie à partir d&#39;environnements, tels que le bruissement de la feuille 7, 8 onde sonore et le mouvement de l&#39;être humain 9. Le principe sous-tendant la nanogénérateur primaire est le couplage entre le matériau diélectrique et le potentiel de barrière piézoélectrique. Le potentiel généré en matériau piézo-électrique tendu induit le courant transitoire qui circule à travers le circ externeuit, qui équilibre le potentiel à l&#39;interface entre piézo-électrique et un matériau diélectrique. La performance de nanogénérateur serait améliorée par l&#39;utilisation nanostructure de matériau piézoélectrique en raison de la robustesse sous robustesse sous un stress élevé et de la réactivité à petite déformation 10. Une dimension nanostructure d&#39;oxyde de zinc est un élément prometteur pour les matériaux piézoélectriques dans nanogénérateur en raison de ses propriétés intéressantes, par exemple, sa haute piézoélectricité (26,7 pm / V) 11, la transparence optique 12, et la synthèse facile à l&#39;aide de procédés chimiques 13. Approche hydrothermale pour la croissance de l&#39;nanotige de ZnO bien aligné reçoit une grande attention en raison de leur faible coût, la synthèse respectueux de l&#39;environnement et le potentiel pour faciliter la mise à l&#39;échelle en place. De plus, la technique de préchauffage hydrothermique est facilement contrôlable en condition expérimentale, ce qui entraîne de nombreux nouveaux types de nanostructures, comme nanoleaves 14,nanoflowers 15 et 16 nanotubes. Les nouvelles nanostructures permettent un effet bénéfique sur les performances des appareils électriques et optoélectroniques où la surface spécifique élevée de matière est exigée. Dans ce protocole, nous décrivons les procédures expérimentales pour la synthèse de plus de roman nanostructure (c.-à-autoportante double hétérostructure). La croissance de ZnO nanotige à l&#39;interface entre le graphène et de polyéthylène téréphtalate (PET) substrat conduit à l&#39;auto-élévation de la nanotige ZnO / graphène simple hétérostructure, donnant le double hétérostructure autonome. En outre, l&#39;application possible de la présente nanostructure unique pour des dispositifs électroniques et opto-électrique est mise en évidence par la fabrication d&#39;un nanogénérateur piézoélectrique. Autoportante double hétérostructure ne fournit pas seulement une zone de surface spécifique élevée, mais aussi une densité de nombre élevé de nanotige dans une zone donnée. Cette nanostructure unique a une énorme puissanteial pour des applications de dispositifs électriques et opto-électriques, tels que capteur de pression, immuno-biocapteur et les cellules solaires à colorant.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="573">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cu foil</td>
			<td style="width:71px;">Alfa Aesar</td>
			<td align="right" style="width:119px;">13382</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">poly(methyl methacrylate) (PMMA)</td>
			<td style="width:71px;">Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">182230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">zinc nitrate hexahydrate</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">228732</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">hexamethylenetetramine (HMT)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">398160</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">polyethylenimine (PEI)</td>
			<td style="width:71px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">408719</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">indium tin oxide (ITO) coated PET</td>
			<td style="width:71px;">Aldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">639303</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Silicone Elastomer Kit</td>
			<td style="width:71px;">Dow Corning</td>
			<td style="width:119px;">Sylgard 184 a, b</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Nickel Etchant Type1</td>
			<td style="width:71px;">Transene Company</td>
			<td align="right" style="width:119px;">41212</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

preparation of zno nanorod/graphene/zno nanorod epitaxial double heterostructure for piezoelectrical nanogenerator by using preheating hydrothermal

Nanostructures de ZnO bien alignées ont été intensivement étudiée au cours de la dernière décennie pour les propriétés physiques remarquables et des applications énormes. Ici, nous décrivons une technique de fabrication en une seule étape à la synthèse autoportante ZnO nanotige / graphène / ZnO nanotige double hétérostructure. La préparation de la double hétérostructure est effectuée en utilisant un dépôt chimique en phase vapeur thermique (CVD) et de préchauffage technique hydrothermique. En outre, les propriétés morphologiques ont été caractérisés en utilisant la microscopie électronique à balayage (SEM). L&#39;utilité de autoportante double hétérostructure est démontrée par la fabrication de la nanogénérateur piézoélectrique. La sortie électrique est améliorée jusqu&#39;à 200% par rapport à celle d&#39;un seul hétérostructure en raison de l&#39;effet de couplage de la piézo-électricité entre les réseaux de nanotiges de ZnO sur le haut et le bas de graphène. Cette double hétérostructure uniques ont un énorme potentiel pour les applications opto-électrique et d&#39;électricitédes dispositifs où la densité en nombre élevée et une surface spécifique de nanotiges sont nécessaires, tels que capteur de pression, immuno-biocapteur et les cellules solaires à colorant.

La microscopie électronique à balayage (MEB) des images présentées sur la figure 6 présente la morphologie des nanotiges de ZnO hydrothermique cultivées. La technique de préchauffage hydrothermique peut se traduire par deux nanostructures différentes en fonction du temps de croissance. La figure 6A montre une image typique de ZnO sur graphène nanotiges / PET substrat au moment de 5 heures de croissance. En revanche, l&#39;image ...

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Preparation of ZnO Nanorod/Graphene/ZnO Nanorod Epitaxial Double Heterostructure for Piezoelectrical Nanogenerator by Using Preheating Hydrothermal

Préparation de ZnO nanotige / graphène / ZnO nanotige épitaxiale double hétérostructure pour piézoélectriques Nanogénérateur à l&#39;aide de préchauffage hydrothermale

Une étape procédé de fabrication pour obtenir autoportante double hétérostructure épitaxiale est présenté. Cette approche pourrait atteindre une couverture de ZnO avec une densité en nombre plus élevé que celui de l&#39;hétérostructure épitaxiale unique, conduisant à une nanogénérateur piézoélectrique avec un rendement électrique de sortie accrue.

Well-aligned ZnO nanostructures have been intensively studied over the last decade for remarkable physical properties and enormous applications. Here, we ...

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