Name: synthesis of hierarchical zno/cdsse heterostructure nanotrees
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00
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Os autores agradecem Svilen Bobev por sua ajuda com os espectros de DRX e K. Booksh de assistência com o equipamento de pulverização catódica coater.

1. Síntese de árvore-como ZnO / CdSSe Nanoestruturas <ol><li> O pré-tratamento e ouro revestimento de substratos de safira NOTA: O filme de ouro actua como um catalisador no crescimento dos nanofios de ZnO. <ol><li> lâminas de safira limpa (a-avião, 10 × 10 × 1 mm) em 99,5% de etanol com 5 min de sonicação para preparar o substrato para Au pulverização catódica. </li><li> Depositar a 10 nm (± 2 nm) filme -grossa de ouro nas lâminas de safira com um revestidor por crepitação e al...

<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. 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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>

O alinhamento vertical das nanofios de ZnO (hastes) baseia-se no crescimento epitaxial sobre o substrato. Nanofios de ZnO crescer preferencialmente ao longo da &lt;0001&gt; direção que combina com a periodicidade de um plano de safira 12. Portanto, o tipo e a qualidade do substrato são muito importantes. Diferentes espessuras do revestimento de ouro no substrato, a partir de 5 nm a 20 nm, foram testados e mostraram nenhuma diferença significativa no crescimento de nanofios de ZnO. O comprimento dos nanofi...

ZnO é um semicondutor II-VI com um gap (BG) de 3,3 eV, uma alta mobilidade de elétrons e um 1,2 energia de ligação grande éxciton. É um material semicondutor abundante com uma infinidade de aplicações presentes e futuras em dispositivos ópticos, células solares, e fotocatálise. No entanto, ZnO é transparente, o que limita a sua aplicação na gama espectral visível. Portanto, materiais absorventes de luz visível, tais como semicondutores narrow-gap 3, moléculas de corante 4, e polímeros fotossensíveis 5, têm sido frequentemente utilizados para sensibilizar ZnO a absorção de luz visível. CDs (BG 2,43 eV) e CdSe (BG 1,76 eV) são comuns II-VI semicondutores narrow-gap e têm sido intensamente investigados. Os parâmetros de BG e gelosia da liga ternária CdSSe pode ser ajustado através da variação das razões molares dos componentes VI 6,7. nanocompósitos ZnO / CdSSe ter sido relatada como resultando em photov eficienteconversão de energia oltaic 8,9. Combinando a via de transporte de elétrons eficiente de nanofios de ZnO alinhados verticalmente contra um substrato com a absorção de luz visível melhoria dos ramos CdSSe levou à transferência de elétrons eficiente entre o caule e ramos 9,10. Assim, sintetizamos uma nova árvore-como ZnO / CdSSe nanoestrutura, onde nanofios de ZnO alinhados verticalmente são decorados com ramos CdSSe. Este material compósito pode actuar como um bloco de construção de novos dispositivos de conversão de energia solar. Este protocolo descreve como matrizes de nanofios de ZnO são cultivados num substrato de safira por deposição de vapor químico de um passo (DCV) a partir de pós de ZnO e C, seguindo um procedimento que foi anteriormente publicado a 11. Seguindo o crescimento de nanofios de ZnO, um segundo passo de DCV é empregue para crescer em ramos CdSSe os nanofios de ZnO. Empregamos de difracção de raios-X em pó (XRD), microscopia electrónica de varrimento (SEM), eespectroscopia de raios-X de energia dispersiva (EDS) para medir a estruturas de cristal, morfologia e composição das nanotrees ZnO / CdSSe (NTs). O mecanismo de transferência de propriedades ópticas e carga transportadora entre os ramos e caule foram investigados por fotoluminescência (PL) espectroscopia e as medições ao longo da vida PL resolvidas no 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

Um procedimento de deposição de vapor químico de duas etapas é aqui empregue para preparar hierárquicos ZnO / CdSSe hetero-nanoestruturas de árvore. As estruturas são compostas por ramos CdSSe cultivadas em nanofios de ZnO que estão verticalmente alinhados sobre um substrato de safira transparente. A morfologia foi medida através de microscopia eletrônica de varredura. A estrutura cristalina foi determinada por análise de difracção de pó de raios-X. Tanto o ZnO caule e ramos CdSSe tem uma estrutura de cristal predominantemente wurtzita. A proporção molar de S e Se, nos ramos CdSSe foi medido por espectroscopia de raios X de energia dispersiva. Os ramos CdSSe resultar em forte absorção de luz visível. Fotoluminescência (PL) espectroscopia mostraram que o caule e dos ramos formam um heterojunï¿½o tipo II. medições vida PL mostraram uma diminuição no tempo de vida de emissão das árvores, quando em comparação com a emissão de ZnO hastes individuais ou ramos CdSSe e indicar rápida transferência de carga entre CdSSe e ZnO. o verticamente alinhados ZnO hastes proporcionar uma via de transporte de electrões directamente para o substrato e para permitir a separação de carga eficiente após fotoexcitação pela luz visível. A combinação das propriedades acima mencionadas faz ZnO / CdSSe nanotrees candidatos promissores para aplicações em células solares, fotocatálise, e dispositivos opto-electrónicos.

A Figura 1 mostra o mecanismo de crescimento de ZnO / NTs CdSSe. O procedimento envolveu um processo catalítico de vapor-líquido-sólido (VLS), seguido por um crescimento de vapor-sólido não catalítico (VS). No primeiro passo VLS, ZnO e C reagem na atmosfera de Ar, resultando em Zn metálico e óxido de carbono. Zn é subsequentemente dissolvido no precursor de ouro no substrato de safira. nanofios de ZnO crescer a partir do Zn dissolvido e oxigênio residual. No se...

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Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Aqui, nós preparar e caracterizar novos hierárquicos nanoestruturas de ZnO / CdSSe árvore-like, onde ramos CdSSe são cultivadas em nanofios de ZnO alinhados verticalmente. Os nanotrees resultantes são um material potencial para a conversão de energia solar e outros dispositivos opto-electrónicos.

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

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