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. kjemisk dampavsetning (CVD) Vekst av Single lagdelte Graphene Merk: graphene brukt i denne studien ble dyrket på kobber (Cu) folie ved hjelp av termisk kjemisk dampavsetning (CVD) teknikk (figur 1A). Veksten er ensartet over et område på 2 cm x 10 cm for dette systemet. <ol><li> Vask Cu-folie (2 cm x 10 cm) med mild strøm av aceton, isopropyl-alkohol (IPA) og destillert vann, respektivt. </li><li> Plasser renset Cu-folie i en 2 in. Kvartsrør (figur 1B),</st...

<ol>
	<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>

Legg merke til at den høye kvalitet (&gt; 99,8%, annealed) av Cu-folie bør betraktes som et substrat for vellykket vekst av enkeltlags graphene. Ellers er det ett lag graphene ikke jevnt vokst over Cu folie, fører til dramatisk reduksjon i ledningsevne av graphene. En 1 time gløding ved høy temperatur ville bidra til forbedring av Cu-folie krystallinitet, så vel som fjerning av eventuelle forurensninger fra Cu-folie. Veksten av ZnO nanorod avhenger av forholdene for forvarming hydroter...

Nylig ble den bærbare og anvendelig elektronikksystemer et vesentlig element for et behagelig liv på grunn av nanoteknologi utvikling, noe som resulterer i at store krav til en strømkilde i størrelsesorden av mikrowatt til milliwatt. Betydelige tilnærminger for strømkilden av bærbare og bærbare enheter har blitt oppnådd ved fornybar energi, inkludert solenergi 1,2, termisk 3,4 og mekanisk kilde 5,6. Piezoelektrisk nanogenerator har blitt nøye studert som en av mulig kandidat for energihøsting enheten fra miljøer som rasler bladet 7, lydbølge 8 og bevegelse av menneske 9. Den primære prinsipp som ligger til grunn nanogenerator er koplingen mellom det piezo-elektriske potensial og dielektrisk materiale som en barriere. Den piezoelektriske potensialet generert på anstrengt materiale induserer forbigående strøm som renner gjennom ekstern circuit, som balanserer potensialet ved grenseflaten mellom piezoelektriske og dielektrisk materiale. Ytelsen til nanogenerator ville bli bedre ved hjelp av nanostrukturen av piezoelektrisk materiale på grunn av robusthet i henhold robusthet under høyt stress og reaksjonsevne til liten deformasjon 10. En-dimensjonal sinkoksyd nanostrukturen er en lovende komponent for piezoelektriske materialer i nanogenerator på grunn av sin attraktive egenskaper, for eksempel, den høye piezoelectricity (26,7 pm / V) 11, optisk gjennomsiktighet 12, og lettvint syntese ved å bruke kjemisk prosess 13. Hydrotermale tilnærming for dyrking brønnen justert ZnO nanorod får stor oppmerksomhet på grunn av lave kostnader, miljøvennlige syntese og potensialet for enkel skalering opp. Videre er forvarming hydrotermale teknikken lett kan kontrolleres i eksperimentell tilstand, noe som resulterer i mange typer nye nanostrukturer slik som nanoleaves 14,nanoflowers 15 og nanorør 16. De nye nanostrukturer muliggjøre en fordelaktig effekt på ytelsen av de elektriske og den opto-elektriske apparater hvor det høye spesifikke overflateareal av materialet kreves. I denne protokollen beskriver vi de eksperimentelle fremgangsmåter for syntese av flere nye nanostrukturen (dvs., frittstående dobbelt hetrostruktur). Veksten av ZnO nanorod ved grenseflaten mellom graphene og polyetylentereftalat (PET) substrat fører til den selvløftende ZnO nanorod / graphene enkelt hetrostruktur, hvilket ga den frittstående dobbelt hetrostruktur. Videre er det mulig anvendelse av denne unike nanostrukturen for elektroniske og optoelektroniske innretninger vist ved å fremstille en piezoelektrisk nanogenerator. Frittstående dobbel hetrostruktur gir ikke bare en høy spesifikk overflate, men også et høyt antall tetthet av nanorod i et gitt område. Denne unike nanostrukturen har en enorm potentIAL for anvendelser av elektriske og optoelectrical enheter, for eksempel trykkføler, immuno-biosensor og dye-sensibiliserte solceller.

<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

Godt justert ZnO nanostrukturer har blitt nøye studert det siste tiåret for bemerkelsesverdige fysiske egenskaper og enorme applikasjoner. Her beskriver vi en ett-trinns fabrikasjon teknikken til syntesefrittstående ZnO nanorod / graphene / ZnO nanorod dobbel hetrostruktur. Fremstillingen av dobbelt hetrostruktur er utført ved hjelp av termisk kjemisk dampavsetning (CVD) og forvarming hydrotermal teknikk. I tillegg ble de morfologiske egenskaper karakteriseres ved hjelp av scanning elektronmikroskopi (SEM). Nytten av frittstående dobbel hetrostruktur er demonstrert av fabrikere den piezoelektriske nanogenerator. Den elektriske utgang blir forbedret til 200% sammenlignet med en enkelt hetrostruktur på grunn av koplingen effekten av piezoelectricity mellom matriser av ZnO nanorods på toppen og bunnen av graphene. Denne unike doble hetrostruktur har et enormt potensial for anvendelser av elektrisk og optoelectricalinnretninger hvor det høye antall tetthet og spesifikk overflate på nanorod er nødvendig, slik som trykksensor, immuno-biosensor og dye-sensibiliserte solceller.

Scanning elektronmikroskopi (SEM) bildene som vises i Figur 6 til stede de morfologi av hydrothermally vokst ZnO nanorods. Den forvarming hydrotermisk teknikken kan resultere i to forskjellige nanostrukturer avhengig av veksttid. Figur 6A viser et typisk bilde av ZnO nanorod på graphene / PET-substrat ved veksttid på 5 timer. I motsetning til dette, viser bildet som vises i figur 6B at veksten av ZnO nanorod ved veksttid på 12 timer e...

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

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

Utarbeidelse av ZnO Nanorod / Graphene / ZnO Nanorod Epitaxial Double hetrostruktur for piezo-elektrisk Nanogenerator ved hjelp Forvarming Hydrothermal

Ett-trinns fremstillingsmetode for å oppnå frittstående epitaksiale dobbelt hetrostruktur er presentert. Denne tilnærmingen kan oppnå ZnO dekning med et høyere antall tetthet enn den epitaksiale enkelt hetrostruktur, fører til en piezoelektrisk nanogenerator med økt elektrisk utgangsytelse.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of Nano-engineered Transparent Conducting Oxides by Pulsed Laser Deposition

Fabrikasjon av Nano-konstruert transparent gjennomføre Oksider av pulset laser Nedfall

Nanosecond Pulsed  Laser Deposition (PLD) in the presence of a background gas allows the deposition  of metal oxides with tunable morphology, structure, ...

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Utarbeidelse og bruk av Photocatalytically Aktiv segmentert Ag | ZnO og koaksial TiO<sub&gt; 2</sub&gt;-Ag Nanowires Made by templated Electrodeposition

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

The Preparation of Electrohydrodynamic Bridges from Polar Dielectric Liquids

Utarbeidelse av Electrohydrodynamic Bridges fra Polar Transformator Liquids

Horizontal and vertical liquid bridges are simple and powerful tools for exploring the interaction of high intensity electric fields (8-20 kV/cm) and ...

Preparation and Friction Force Microscopy Measurements of Immiscible, Opposing Polymer Brushes

Forberedelse og Friction Force Mikros Målinger av blandbar, motstridende polymer Børster

Solvated polymer brushes are well known to lubricate high-pressure contacts, because they can sustain a positive normal load while maintaining low ...

Synthesis and Characterization of High c-axis ZnO Thin Film by Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition System and its UV Photodetector Application

Syntese og karakterisering av høy c-aksen ZnO Thin Film etter Plasma Enhanced Chemical Vapor Nedfall System og dens UV Fotodetektor Application

In this study, zinc oxide (ZnO) thin films with high c-axis (0002) preferential orientation have been successfully and effectively synthesized onto ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

Subsurface Defekt lokalisering ved strukturert oppvarming ved hjelp av laserprojisert fototermisk termografi

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Well-aligned Vertically Oriented ZnO Nanorod Arrays and their Application in Inverted Small Molecule Solar Cells

Godt justert loddrett orientert ZnO Nanorod matriser og deres anvendelse i invertert små molekyl solceller

This manuscript describes how to design and fabricate efficient inverted solar cells, which are based on a two-dimensional conjugated small molecule ...

Preparation of Liquid Crystal Networks for Macroscopic Oscillatory Motion Induced by Light

Utarbeidelse av flytende krystall nettverk for makroskopisk oscillasjon bevegelse av lys

A strategy based on doped liquid crystalline networks is described to create mechanical self-sustained oscillations of plastic films under continuous ...

Additive Manufacturing of Functionally Graded Ceramic Materials by Stereolithography

Additive industrien funksjonelt gradert keramiske materialer av stereolitografi

An additive manufacturing technology is applied to obtain functionally graded ceramic parts. This technology, based on digital light ...

Construction and Operation of a Light-driven Gold Nanorod Rotary Motor System

Bygging og drift av en lys-drevet gull Nanorod roterende systemet

The possibility to generate and measure rotation and torque at the nanoscale is of fundamental interest to the study and application of biological and ...