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

Авторы благодарят Svilen Bobev за помощь спектров РСА и К. Booksh для помощи с оборудованием нанесения покрытий распылением.

1. Синтез древовидных ZnO / CdSSe Наноструктуры <ol><li> Предварительная обработка и золотое покрытие сапфировых подложек Примечание: пленка золота выступает в качестве катализатора в росте ZnO нанопроводов. <ol><li> Чистые горок сапфир (а-плоскости, 10 × 10 × 1 мм) в 99,5% этаноле с 5 мин обр?...

<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>

Вертикальное выравнивание ZnO нанопроводов (ветках) основан на эпитаксии на подложке. ZnO нанопроволоки растут преимущественно вдоль &lt;0001&gt; направлении , которое совпадает с периодичностью в плоскости сапфира 12. Таким образом, тип и качество подложки очень важны. Различные толщины...

ZnO является полупроводником II-VI показывая ширину запрещенной зоны (BG) 3,3 эВ, высокую подвижность электронов, и большой энергией связи экситона 1,2. Это богатый полупроводником с множеством настоящих и будущих применений в области оптических приборов, солнечных батарей и фотокатализа. Тем не менее, ZnO, прозрачна, что ограничивает его применение в видимой области спектра. Таким образом, материалы , поглощающие видимый свет, например узкозонных полупроводников 3, 4 молекул красителя и фоточувствительных полимеров 5, часто были использованы для сенсибилизации ZnO для видимого поглощения света. CdS (BG 2,43 эВ) и CdSe (BG 1,76 эВ) являются общими II-VI узок полупроводниками и интенсивно исследовались. Параметры BG и решетки тройного сплава CdSSe можно регулировать путем изменения мольные соотношения компонентов VI 6,7. ZnO / CdSSe нанокомпозиты Сообщалось, что приводит к эффективному photovoltaic преобразования энергии 8,9. Сочетание эффективного переноса электронов путь вертикально выровненных ZnO нанопроводов в направлении подложки с улучшенным поглощением видимого света ветвей CdSSe привело к эффективному переносу электронов между стеблем и ветвями 9,10. Таким образом, мы синтезировали новый древовидную ZnO / CdSSe наноструктуры, где вертикально выровненных ZnO нанопроволоки украшены ветвями CdSSe. Этот композитный материал может выступать в качестве строительного блока для новых устройств преобразования солнечной энергии. Этот протокол описывает , как ZnO нанопроводов массивы выращивают на сапфировой подложке путем одностадийного химического осаждения из паровой фазы (CVD) из ZnO и С порошков, в соответствии с процедурой, которая ранее была опубликована 11. После роста ZnO нанопроводов, второй этап CVD используется расти ветви CdSSe на ZnO нанопроводов. Мы используем рентгеновских лучей на порошке дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM) иэнерго-дисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDS) для измерения кристаллических структур, морфологии и состава nanotrees ZnO / CdSSe (NTS). Механизм передачи оптических свойств и носителей заряда между ветвями и стебле были исследованы фотолюминесценции (PL) спектроскопии и измерения времени жизни ФЛ с временным разрешением.

<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

Процедура химического осаждения из паровой двухстадийный здесь используются для подготовки древовидные иерархические ZnO / CdSSe гетероатома наноструктуры. Структуры состоят из CdSSe ветвей, выращенных на ZnO нанопроводов, которые вертикально совмещенных на прозрачной подложке из сапфира. Морфология измеряли с помощью сканирующей электронной микроскопии. Кристаллическая структура была определена методом рентгеноструктурного анализа порошковой дифракции. И ZnO стебель и CdSSe ветви имеют преимущественно вюртцит кристаллическую структуру. Молярное отношение S и Se в ветвях CdSSe измеряли с помощью энергии дисперсионного рентгеновской спектроскопии. Ветви CdSSe приводят к сильным видимого поглощения света. Фотолюминесценции (PL) спектроскопии показали, что ствол и ветви образуют гетеропереход типа II. Измерение времени жизни ФЛ показал уменьшение срока службы эмиссии с деревьев по сравнению с излучением от индивидуального ZnO ​​стеблей или ветвей CdSSe и указывают на быстрый перенос заряда между CdSSe и ZnO. Vertiчески выровнены ZnO, стебли обеспечивают прямой перенос электронов путь к подложке и позволяют эффективно разделения зарядов после фотовозбуждением видимым светом. Сочетание вышеуказанных свойств делает ZnO / CdSSe nanotrees перспективны для применения в солнечных элементах, фотокатализа и оптико-электронных приборов.

На рисунке 1 показан механизм роста ZnO / CdSSe нТ. Процедура включала каталитический пар-жидкость-твердое процесс (VLS), а затем (VS) рост некаталитическая пар-твердое вещество. На первом этапе ПЖК, ZnO и С реагируют в атмосфере аргона, в результате чего металлический ц?...

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

Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

Здесь мы готовим и охарактеризовать новые древовидные иерархические наноструктуры ZnO / CdSSe, где CdSSe ветви выращиваются на вертикально ориентированных ZnO нанопроводов. Полученные nanotrees представляют собой потенциальный материал для преобразования солнечной энергии и других оптико-электронных приборов.

Синтез Иерархическая ZnO / CdSSe гетероструктуре 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

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

Синтез Immunotargeted Магнето-плазмонное Нанокластеры

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

Синтез индоксил-гликозидов для обнаружения гликозидазой деятельности

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

Синтез и характеристика супрамолекулярных коллоидов

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

Гидрохинон основе Синтез наностержней золота

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

Синтез и анализ масс-спектрометрии 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

Синтез нанопроволоки Au субстрата прыгните через механизм активного роста поверхности

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

Твердофазный синтез [4.4] Оксимы Spirocyclic

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

Синтез и характеристика амфифилических золотых наночастиц

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

Иерархический и программируемый однопотный олигосахаридный синтез

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