Name: synthesis of hierarchical zno/cdsse heterostructure nanotrees
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees at JoVE.com

De auteurs danken Svilen Bobev voor zijn hulp bij de XRD spectra en K. Booksh voor hulp bij de sputter coater uitrusting.

1. Synthese van Tree-achtige ZnO / CdSSe Nanostructures <ol><li> Voorbehandeling en gouden coating saffier substraten OPMERKING: De goudlaag als katalysator in de groei van de ZnO nanodraden. <ol><li> Schone objectglaasjes saffier (a-vlak 10 x 10 x 1 mm) in 99,5% ethanol 5 min van sonicatie op het substraat voor Au sputteren bereiden. </li><li> Stort een 10-nm (± 2 nm) -longhaasjes film van goud op de saffier dia&#39;s met een sputter coater en gouden doel. </li></ol></li><li> Synthese van ZnO...

<ol>
	<li>Swank, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+Properties+of+II-VI.">Surface Properties of II-VI.</a> Compounds. Phys. Rev. 153 (3), 844-849 (1967).</li><li>Bagnall, 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=Optically+pumped+lasing+of+ZnO+at+room+temperature.">Optically pumped lasing of ZnO at room temperature.</a> Appl Phys. Lett. 70 (17), 2230-2232 (1997).</li><li>Zheng, Z. K., Xie, W., Lim, Z. S., You, L., Wang, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdS+sensitized+3D+hierarchical+TiO2/ZnO+heterostructure+for+efficient+solar+energy+conversion.">CdS sensitized 3D hierarchical TiO2/ZnO heterostructure for efficient solar energy conversion.</a> Sci. Rep. 4, (2014).</li><li>Anta, J. A., Guill&#233;n, E., Tena-Zaera, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ZnO-Based+Dye-Sensitized+Solar+Cells.">ZnO-Based Dye-Sensitized Solar Cells.</a> J. Phys. Chem. C. 116 (21), 11413-11425 (2012).</li><li>Pelligra, C. I., Majewski, P. W., Osuji, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+area+vertical+alignment+of+ZnO+nanowires+in+semiconducting+polymer+thin+films+directed+by+magnetic+fields.">Large area vertical alignment of ZnO nanowires in semiconducting polymer thin films directed by magnetic fields.</a> Nanoscale. 5 (21), 10511-10517 (2013).</li><li>Reddy, N. K., Devika, M., Shpaisman, N., Ben-Ishai, M., Patolsky, F. <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+cathodoluminescence+properties+of+CdSe/ZnO+hierarchical+nanostructures.">Synthesis and cathodoluminescence properties of CdSe/ZnO hierarchical nanostructures.</a> J. Mater. Chem. 21 (11), 3858-3864 (2011).</li><li>Lee, Y. L., Chi, C. F., Liau, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdS/CdSe+Co-Sensitized+TiO2+Photoelectrode+for+Efficient+Hydrogen+Generation+in+a+Photoelectrochemical+Cell.">CdS/CdSe Co-Sensitized TiO2 Photoelectrode for Efficient Hydrogen Generation in a Photoelectrochemical Cell.</a> Chem. Mater. 22 (3), 922-927 (2010).</li><li>Rinc&#243;n, M. E., S&#225;nchez, M., Ruiz-Garc&#237;a, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photocorrosion+of+Coupled+CdS/CdSe+Photoelectrodes+Coated+with+ZnO:+Atomic+Force+Microscopy+and+X-Ray+Diffraction+Studies.">Photocorrosion of Coupled CdS/CdSe Photoelectrodes Coated with ZnO: Atomic Force Microscopy and X-Ray Diffraction Studies.</a> J. Electrochem. Soc. 145 (10), 3535-3544 (1998).</li><li>Leschkies, K. 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=Photosensitization+of+ZnO+Nanowires+with+CdSe+Quantum+Dots+for+Photovoltaic+Devices.">Photosensitization of ZnO Nanowires with CdSe Quantum Dots for Photovoltaic Devices.</a> Nano Lett. 7 (6), 1793-1798 (2007).</li><li>Gonzalez-Valls, I., Lira-Cantu, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertically-aligned+nanostructures+of+ZnO+for+excitonic+solar+cells:+a+review.">Vertically-aligned nanostructures of ZnO for excitonic solar cells: a review.</a> Energy Environ Sci. 2 (1), 19-34 (2009).</li><li>Zhu, G., 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+of+vertically+aligned+ultra-long+ZnO+nanowires+on+heterogeneous+substrates+with+catalyst+at+the+root.">Synthesis of vertically aligned ultra-long ZnO nanowires on heterogeneous substrates with catalyst at the root.</a> Nanotechnology. 23 (5), 055604 (2012).</li><li>Yang, 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=Controlled+Growth+of+ZnO+Nanowires+and+Their+Optical+Properties.">Controlled Growth of ZnO Nanowires and Their Optical Properties.</a> Adv. Func. Mater. 12 (5), 323-331 (2002).</li><li>Myung, 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=Composition-Tuned+ZnO&#8722;CdSSe+Core&#8722;Shell+Nanowire+Arrays.">Composition-Tuned ZnO&#8722;CdSSe Core&#8722;Shell Nanowire Arrays.</a> ACS Nano. 4 (7), 3789-3800 (2010).</li><li>Pan, A., 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=Color-Tunable+Photoluminescence+of+Alloyed+CdSxSe1-x+Nanobelts.">Color-Tunable Photoluminescence of Alloyed CdSxSe1-x Nanobelts.</a> J. Am. Chem. Soc. 127 (45), 15692-15693 (2005).</li><li>Rakshit, T., Mondal, S. P., Manna, I., Ray, S. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CdS-decorated+ZnO+nanorod+heterostructures+for+improved+hybrid+photovoltaic+devices.">CdS-decorated ZnO nanorod heterostructures for improved hybrid photovoltaic devices.</a> ACS Appl. Mater. Inter. 4 (11), 6085-6095 (2012).</li><li>Nan, W. 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=Crystal+Structure+Control+of+Zinc-Blende+CdSe/CdS+Core/Shell+Nanocrystals:+Synthesis+and+Structure-Dependent+Optical+Properties.">Crystal Structure Control of Zinc-Blende CdSe/CdS Core/Shell Nanocrystals: Synthesis and Structure-Dependent Optical Properties.</a> J. Am. Chem. Soc. 134 (48), 19685-19693 (2012).</li><li>Li, Z., Nieto-Pescador, J., Carson, A. J., Blake, J. C., Gundlach, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficient+Z-scheme+charge+separation+in+novel+vertically+aligned+ZnO/CdSSe+nanotrees.">Efficient Z-scheme charge separation in novel vertically aligned ZnO/CdSSe nanotrees.</a> Nanotechnology. 27 (13), 135401 (2016).</li></ol>

De verticale uitlijning van ZnO nanodraden (stengel) zijn gebaseerd op epitaxiale groei op het substraat. ZnO nanodraden groeien bij voorkeur langs de &lt;0001&gt; richting die overeenkomt met de periodiciteit van de a-vlak van saffier 12. Daarom is de soort en de kwaliteit van het substraat groot belang. Verschillende diktes van de goud coating op het substraat, van 5 nm tot 20 nm, zijn getest en toonde geen significant verschil in de groei van ZnO nanodraden. De lengte van de ZnO nanodraden kan worden bijge...

ZnO is een II-VI halfgeleider met een bandafstand (BG) van 3,3 eV, een hoge elektronenmobiliteit en een grote exciton bindingsenergie 1,2. Het is een overvloedig halfgeleidend materiaal met een overvloed aan de huidige en toekomstige toepassingen in optische apparatuur, zonnecellen en fotokatalyse. Echter, ZnO is transparant, dat de toepassing ervan in het zichtbare spectrale gebied beperkt. Daarom materialen absorberen van zichtbaar licht, zoals smalle spleet halfgeleiders 3, kleurstofmoleculen 4 en 5 lichtgevoelige polymeren, zijn vaak gebruikt voor sensibilisatie ZnO zichtbaar lichtabsorptie. CdS (BG 2.43 eV) en CdSe (BG 1,76 eV) komen vaak voor II-VI narrow-gap halfgeleiders en zijn intensief onderzocht. BG en roosterparameters van het ternaire legering CdSSe kan worden ingesteld door variatie van de molaire verhoudingen van de componenten VI 6,7. ZnO / CdSSe nanocomposieten zijn zou resulteren in efficiënte photovoltaic energieomzetting 8,9. De combinatie van de efficiënte elektron transport route van verticaal gerichte ZnO nanodraden in de richting van een substraat met de verbeterde zichtbaar licht absorptie van de CdSSe takken geleid tot een efficiënte overdracht van elektronen tussen de stam en takken 9,10. Zo gesynthetiseerd we een nieuwe boom-achtige ZnO / CdSSe nanostructuur, waarbij verticaal uitgelijnde ZnO nanodraden zijn versierd met CdSSe takken. Dit samengesteld materiaal kan fungeren als een bouwsteen voor nieuwe zonne-energie conversie apparaten. Dit protocol beschrijft hoe ZnO nanodraadje arrays worden geteeld op een saffieren substraat door one-step chemical vapour deposition (CVD) van ZnO en C poeders, volgens een procedure die eerder is gepubliceerd 11. Na de groei van ZnO nanodraden, wordt een tweede stap van CVD toegepast om CdSSe takken groeien op de ZnO nanodraden. We gebruiken X-ray poeder diffractie (XRD), scanning electron microscopy (SEM), enenergie-dispersieve röntgenspectroscopie (EDS) op de kristalstructuren, morfologie en samenstelling van de ZnO / CdSSe nanotrees (NT) te meten. De optische eigenschappen en ladingsdragers overdracht mechanisme tussen de takken en stam zijn onderzocht door fotoluminescentie (PL) spectroscopie en tijdsopgeloste PL levensduur metingen.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>ZnO</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1314-13-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Activated Carbon</td>
			<td>Alfa</td>
			<td>231-153-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CdSe</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1306-24-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CdS</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>1306-23-6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sapphire</td>
			<td>MTI</td>
			<td>2SP</td>
			<td>a-plane, 10 &#215; 10 &#215; 1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Furnace</td>
			<td>Lindberg Blue M</td>
			<td>SSP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Scanning electron microscope</td>
			<td>Hitachi</td>
			<td>S5700</td>
			<td>assembled with an Oxford Inca X-act detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-ray powder diffractometer&#160;</td>
			<td>Rigaku&#160;</td>
			<td>MiniFlex</td>
			<td>filtered Cu K&#945; radiation (&#955;=1.5418 &#197;)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Amplified Ti:sapphire oscillator&#160;</td>
			<td>Coherent Mantis</td>
			<td>Coherent Legend-Elite</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single photon detection module&#160;</td>
			<td>ID Quantique</td>
			<td>ID-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter coater</td>
			<td>Cressington</td>
			<td>308</td>
			<td>assembled with gold target</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fiber probe spectrometer</td>
			<td>Photon Control</td>
			<td>SPM-002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Colored Glass Filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FGB37-A - &#216;25 mm BG40</td>
			<td>AR Coated: 350 - 700 nm&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed argon gas</td>
			<td>Keen</td>
			<td>7440-37-1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of hierarchical zno/cdsse heterostructure nanotrees

Een twee-staps chemische damp depositie procedure wordt hier toegepast om boomachtige hiërarchische ZnO / CdSSe hetero-nanostructuren te bereiden. De structuren zijn samengesteld uit CdSSe takken geteeld op ZnO nanodraden die verticaal worden uitgelijnd op een transparante saffier substraat. De morfologie werd gemeten met scanning elektronenmicroscopie. De kristalstructuur werd bepaald door röntgen poeder diffractie analyse. Zowel de ZnO stam en CdSSe takken overwegend wurtzite kristalstructuur. De molverhouding van S en Se in de CdSSe takken werd gemeten met energie-dispersieve röntgenspectroscopie. De CdSSe takken resulteren in sterk zichtbaar licht absorptie. Fotoluminescentie (PL) spectroscopie toonde dat de stam en takken vormen een type-II-heterojunctie. PL levensduur toonden een afname van de levensduur van de emissie van bomen vergelijking met emissie van ZnO individuele stammen of takken CdSSe en geven snelle ladingsoverdracht tussen CdSSe en ZnO. de Vertitisch uitgelijnd ZnO stammen een directe elektronentransport weg naar het substraat en een doelmatig ladingsscheiding na foto-excitatie van zichtbaar licht. De combinatie van de bovengenoemde eigenschappen maakt ZnO / CdSSe nanotrees veelbelovende kandidaten voor toepassingen in zonnecellen, fotokatalyse en opto-elektronische inrichtingen.

Figuur 1 toont de groei mechanisme van ZnO / CdSSe NT. De procedure werd een katalytische damp-vloeistof-vaste stof (VLS) proces gevolgd door een niet-katalytische damp-vaste stof (VS) groei. In de eerste stap VLS, ZnO en C reageren in Ar-atmosfeer, waardoor metallic Zn en koolmonoxide. Zn wordt vervolgens opgelost in de gouden precursor op het saffiersubstraat. ZnO nanodraden groeien van de opgeloste Zn en de resterende zuurstof. In de tweede stap, blootstelling aan luc...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees at JoVE.com

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Hier, we bereiden en karakteriseren van nieuwe boomachtige hiërarchische ZnO / CdSSe nanostructuren, waarbij CdSSe takken worden geteeld op verticaal uitgelijnd ZnO nanodraden. De resulterende nanotrees een potentiële materialen voor zonne-energie conversie en andere opto-elektronische inrichtingen.

Synthese van Hierarchical ZnO / CdSSe heterostructuur Nanotrees

A two-step chemical vapor deposition procedure is here employed to prepare tree-like hierarchical ZnO/CdSSe hetero-nanostructures. The structures are ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Seeded Synthesis of CdSe/CdS Rod and Tetrapod Nanocrystals

Gezaaide Synthese van CdSe / CdS Rod en Tetrapod nanokristallen

We demonstrate a method for the synthesis of multicomponent nanostructures consisting of CdS and CdSe with rod and tetrapod morphologies. A seeded ...

Synthesis of Immunotargeted Magneto-plasmonic Nanoclusters

Synthese van Immunotargeted Magneto-plasmonische Nanoclusters

Magnetic and plasmonic properties combined in a single nanoparticle provide a synergy that is advantageous in a number of biomedical applications ...

Synthesis of Indoxyl-glycosides for Detection of Glycosidase Activities

Synthese van Indoxyl-glycosiden voor detectie van Glycosidase Activiteiten

Indoxyl glycosides proved to be valuable and versatile tools for monitoring glycosidase activities. Indoxyls are released by enzymatic hydrolysis and are ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Synthese en karakterisering van Supramoleculaire colloïden

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Hydroquinone Based Synthesis of Gold Nanorods

Hydrochinon Based Synthese van Gold nanorods

Gold nanorods are an important kind of nanoparticles characterized by peculiar plasmonic properties. Despite their widespread use in nanotechnology, the ...

Synthesis and Mass Spectrometry Analysis of Oligo-peptoids

Synthese en analyse van de Spectrometrie van de massa van Oligo-peptoids

Peptoids are sequence-controlled peptide-mimicking oligomers consisting of N-alkylated glycine units. Among many potential applications, peptoids have ...

Synthesis of Substrate-Bound Au Nanowires Via an Active Surface Growth Mechanism

Synthese van substraat-gebonden Au Nanowires Via een mechanisme van het actieve oppervlak groei

Advancing synthetic capabilities is important for the development of nanoscience and nanotechnology. The synthesis of nanowires has always been a ...

Solid-phase Synthesis of [4.4] Spirocyclic Oximes

Solid-phase synthese van [4.4] Spirocyclic Oximes

A convenient synthetic route for spirocyclic heterocycles is well sought after due to the molecule&#39;s potential use in biological systems. By means of ...

Synthesis and Characterization of Amphiphilic Gold Nanoparticles

Synthese en karakterisering van amphiphilic goud nanodeeltjes

Gold nanoparticles covered with a mixture of 1-octanethiol (OT) and 11-mercapto-1-undecane sulfonic acid (MUS) have been extensively studied because of ...

Hierarchical and Programmable One-Pot Oligosaccharide Synthesis

Hiërarchische en programmeerbare One-pot oligosaccharide synthese

This article presents a general experimental protocol for programmable one-pot oligosaccharide synthesis and demonstrates how to use Auto-CHO software for ...