Name: synthesis of hierarchical zno/cdsse heterostructure nanotrees
Uploaded: 2016-11-29T12:30:00
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Los autores agradecen a Svilen Bobev por su ayuda con los espectros de difracción de rayos X y K. Booksh de asistencia con el equipo Sputter.

1. Síntesis de árbol-como ZnO / CdSSe nanoestructuras <ol><li> El pretratamiento y el oro de recubrimiento de sustratos de zafiro NOTA: La película de oro actúa como un catalizador en el crecimiento de los nanocables de ZnO. <ol><li> diapositivas de zafiro limpio (un avión, 10 x 10 x 1 mm) en el 99,5% de etanol con 5 min de tratamiento con ultrasonidos para preparar el sustrato de Au pulverización catódica. </li><li> Depositar a 10 nm (± 2 nm) de espesor de película de oro sobre los po...

<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>

La alineación vertical de nanocables de ZnO (tallos) se basa en el crecimiento epitaxial sobre el sustrato. Nanocables de ZnO crecen preferentemente a lo largo de la &lt;0001&gt; dirección que coincide con la periodicidad de la a-plano de zafiro 12. Por lo tanto, el tipo y la calidad del sustrato son muy importantes. Diferentes espesores de la capa de oro sobre el substrato, de 5 nm a 20 nm, se han probado y no mostró diferencias significativas en el crecimiento de nanocables de ZnO. La longitud de los nan...

ZnO es un semiconductor II-VI que ofrece un intervalo de banda (BG) de 3,3 eV, una alta movilidad de electrones, y un 1,2 energía de enlace gran excitón. Se trata de un material semiconductor abundante, con una gran cantidad de aplicaciones presentes y futuras en dispositivos ópticos, células solares, y fotocatálisis. Sin embargo, ZnO es transparente, lo que limita su aplicación en la gama espectral visible. Por lo tanto, materiales absorbentes de luz visible, tales como semiconductores estrecha brecha de 3, 4 moléculas de colorante, y polímeros fotosensibles 5, con frecuencia han sido empleados para sensibilizar ZnO a la absorción de la luz visible. CdS (BG 2.43 eV) y CdSe (BG 1.76 eV) son comunes semiconductores II-VI-gap estrecho y se han investigado intensamente. Los parámetros de BG y de celosía de la aleación ternaria CdSSe se pueden ajustar mediante la variación de las relaciones molares de los componentes de VI 6,7. nanocompuestos ZnO / CdSSe se han reportado para dar lugar a photov eficienteconversión de energía oltaic 8,9. La combinación de la vía de transporte de electrones eficiente de los nanocables de ZnO alineados verticalmente hacia un sustrato con la mejora de la absorción de luz visible de las ramas CdSSe condujo a la transferencia eficiente de electrones entre el tallo y las ramas 9,10. Por lo tanto, se sintetizó una nueva nanoestructura ZnO / CdSSe en forma de árbol, donde nanocables de ZnO alineados verticalmente están decoradas con ramas CdSSe. Este material compuesto puede actuar como un bloque de construcción para los nuevos dispositivos de conversión de energía solar. Este protocolo describe cómo se cultivan las matrices de nanocables de ZnO sobre un sustrato de zafiro mediante la deposición química de vapor de un solo paso (CVD) a partir de polvos de ZnO y C, siguiendo un procedimiento que ha sido previamente publicado 11. Tras el crecimiento de los nanocables de ZnO, un segundo paso de CVD se emplea para crecer ramas CdSSe en los nanocables de ZnO. Empleamos de difracción de rayos X en polvo (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), yespectroscopia de rayos X de energía dispersiva (EDS) para medir la estructura cristalina, morfología y composición de los nanotrees ZnO / CdSSe (NTs). El mecanismo de transferencia de propiedades ópticas y portador de carga entre las ramas y el tallo había sido investigada por la fotoluminiscencia (PL) y espectroscopia de mediciones de toda la vida PL tiempo de resolverse.

<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

Un procedimiento de deposición de vapor químico de dos etapas se emplea aquí para preparar jerárquicos ZnO / CdSSe hetero-nanoestructuras en forma de árbol. Las estructuras se componen de ramas CdSSe cultivadas en nanocables de ZnO que están alineadas verticalmente sobre un sustrato de zafiro transparente. La morfología se midió a través de microscopía electrónica de barrido. La estructura cristalina se determinó por análisis de difracción de polvo de rayos X. Tanto el ZnO tallo y las ramas CdSSe tener una estructura de cristal predominantemente wurtzita. La relación molar de S y de Se en las ramas CdSSe se midió por espectroscopia de rayos X de dispersión de energía. Las ramas CdSSe dan lugar a una fuerte absorción de la luz visible. Fotoluminiscencia (PL) espectroscopía demostró que el tallo y las ramas forman una heterounión de tipo II. mediciones de toda la vida PL mostraron una disminución en el tiempo de vida de la emisión de los árboles, en comparación con la emisión de ZnO individuo tallos o ramas CdSSe e indicar la transferencia de carga rápida entre CdSSe y ZnO. el verticamente alineado ZnO se debe proporcionar una vía de transporte de electrones directa al sustrato y permitir la separación de la carga eficiente después de fotoexcitación por la luz visible. La combinación de las propiedades mencionadas anteriormente hace ZnO / CdSSe nanotrees candidatos prometedores para aplicaciones en células solares, la fotocatálisis, y dispositivos opto-electrónicos.

La Figura 1 muestra el mecanismo de crecimiento de ZnO / CdSSe NT. El procedimiento consistió en un proceso catalítico de vapor-líquido-sólido (VLS) seguido de un crecimiento no catalítica vapor-sólido (VS). En el primer paso VLS, ZnO y C reaccionan en la atmósfera Ar, resultando en Zn metálico y óxido de carbono. Zn se disuelve posteriormente en el precursor de oro sobre el sustrato de zafiro. nanocables de ZnO crecen desde el Zn disuelto y oxígeno residual. E...

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Synthesis of Hierarchical ZnO/CdSSe Heterostructure Nanotrees

A continuación, preparamos y caracterizar nuevos jerárquicos nanoestructuras de ZnO / CdSSe forma de árbol, donde las ramas CdSSe se cultivan en nanocables de ZnO alineados verticalmente. Los nanotrees resultantes son un material potencial para la conversión de energía solar y otros dispositivos optoelectrónicos.

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