Name: synthesis of hierarchical zno/cdsse heterostructure nanotrees
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00
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Gli autori ringraziano Svilen Bobev per il suo aiuto con gli spettri XRD e K. Booksh per l&#39;assistenza con l&#39;apparecchiatura sputter coater.

1. Sintesi di Tree-come ZnO / CdSSe Nanostrutture <ol><li> Pretrattamento e oro rivestimento di substrati di zaffiro NOTA: Il film oro agisce come catalizzatore nella crescita dei nanofili di ZnO. <ol><li> Pulire le diapositive zaffiro (un-aereo, 10 × 10 × 1 mm) a 99,5% di etanolo con 5 minuti di ultrasuoni per preparare il substrato per Au sputtering. </li><li> Deposito a 10 nm (± 2 nm) pellicola -thick d&#39;oro sulle diapositive zaffiro con un dispositivo a induzione polverizzazione e ber...

<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>

L&#39;allineamento verticale di nanofili ZnO (steli) è basato sulla crescita epitassiale sul substrato. Nanofili di ZnO crescono preferenzialmente lungo la &lt;0001&gt; direzione che corrisponde con la periodicità della un-piano di zaffiro 12. Pertanto, il tipo e la qualità del substrato sono molto importanti. Differenti spessori del rivestimento d&#39;oro sul substrato, da 5 nm a 20 nm, sono stati testati e ha mostrato alcuna differenza significativa nella crescita di nanofili di ZnO. La lunghezza dei nan...

ZnO è un semiconduttore II-VI con un band gap (BG) di 3,3 eV, una elevata mobilità elettronica, e 1,2 energia di legame grande eccitone. Si tratta di un materiale semiconduttore abbondante con una pletora di applicazioni attuali e futuri dispositivi ottici, celle solari e fotocatalisi. Tuttavia, ZnO è trasparente, che limita la sua applicazione nel campo spettrale visibile. Pertanto, materiali assorbenti la luce visibile, come i semiconduttori stretta gap 3, 4 molecole di colorante, e polimeri fotosensibili 5, sono spesso stati impiegati per sensibilizzare ZnO di assorbimento della luce visibile. CdS (BG 2.43 eV) e CdSe (BG 1,76 eV) sono comuni II-VI semiconduttori stretta gap e sono stati intensamente studiati. I parametri BG e reticolo della lega ternaria CdSSe possono essere regolate variando i rapporti molari dei componenti VI 6,7. nanocompositi ZnO / CdSSe sono stati segnalati per provocare photov efficienteconversione di energia oltaic 8,9. Combinando il percorso di trasporto degli elettroni efficiente di nanofili di ZnO allineati verticalmente verso un substrato con il migliorato assorbimento della luce visibile dei rami CdSSe portato a trasferimento di elettroni efficace tra lo stelo e rami 9,10. Così, abbiamo sintetizzato un nuovo ZnO / CdSSe nanostruttura ad albero, dove nanofili di ZnO allineati verticalmente sono decorate con rami CdSSe. Questo materiale composito può agire come un blocco di costruzione per nuovi dispositivi di conversione dell&#39;energia solare. Questo protocollo descrive come array di nanofili di ZnO sono coltivate su un substrato di zaffiro da una fase di deposizione di vapore chimico (CVD) da polveri di ZnO e C, seguendo una procedura che è stato precedentemente pubblicato 11. Dopo la crescita di nanofili di ZnO, una seconda fase di CVD è impiegato a crescere rami CdSSe sui nanofili di ZnO. Ci avvaliamo di raggi X diffrazione (XRD), microscopia elettronica a scansione (SEM), eX-ray spettroscopia a dispersione di energia (EDS) per misurare la strutture cristalline, la morfologia e la composizione delle nanotrees ZnO / CdSSe (NTS). Il meccanismo di trasferimento proprietà ottiche e carica vettore tra i rami e le staminali sono state studiate per fotoluminescenza spettroscopia (PL) e le misure di durata PL risolte nel tempo.

<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

Una procedura di deposizione di vapore chimico in due fasi è qui impiegata per preparare ad albero gerarchico ZnO / CdSSe etero-nanostrutture. Le strutture sono costituite da rami CdSSe coltivati ​​su nanofili di ZnO che sono verticalmente allineate su un substrato di zaffiro trasparente. La morfologia è stata misurata mediante microscopia elettronica a scansione. La struttura cristallina è stata determinata mediante analisi ai raggi X diffrazione della polvere. Sia il ZnO gambo e rami CdSSe hanno una struttura cristallina prevalentemente wurtzite. Il rapporto molare tra S e Se nei rami CdSSe stata misurata mediante spettroscopia a raggi X a dispersione di energia. I rami CdSSe risultato in forte assorbimento della luce visibile. spettroscopia di fotoluminescenza (PL) ha mostrato che lo stelo e rami formano una eterogiunzione tipo II. misure a vita PL hanno mostrato una diminuzione della durata delle emissioni dagli alberi rispetto alle emissioni da ZnO singoli steli o rami CdSSe e indicare il trasferimento di carica veloce tra CdSSe e ZnO. il Verticamente allineato ZnO steli fornire una via diretta trasporto degli elettroni al substrato e di consentire una efficace separazione di carica dopo photoexcitation da luce visibile. La combinazione delle proprietà sopra menzionate rende ZnO / CdSSe nanotrees candidati promettenti per applicazioni in celle solari, fotocatalisi e dispositivi opto-elettronici.

La Figura 1 mostra il meccanismo di crescita di ZnO / CdSSe NT. La procedura coinvolto un processo catalitico di vapore-liquido-solido (VLS) seguito da un (VS) crescita non catalitico di vapore-solido. Nella prima fase VLS, ZnO e C reagiscono in atmosfera di Ar, con conseguente Zn metallico e ossido di carbonio. Zn viene successivamente disciolto in precursore oro sul substrato di zaffiro. nanofili di ZnO crescono dal Zn disciolto e ossigeno residuo. Nella seconda fase, ...

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Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Qui, ci prepariamo e caratterizzare nuovi gerarchici nanostrutture di ZnO / CdSSe ad albero, in cui i rami CdSSe si coltivano su nanofili di ZnO allineati verticalmente. I nanotrees risultanti sono un materiale potenziale per la conversione dell&#39;energia solare e altri dispositivi opto-elettronici.

Sintesi di Hierarchical ZnO / CdSSe Heterostructure Nanotrees

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