تاثیر آلایش نیکل، آهن، کبالت، منگنز و مس بر روی ویژگی های ساختاری و نوری نانومیله های اکسید روی
نام نخستين پديدآور
سیاوش فتحی
وضعیت نشر و پخش و غیره
نام ناشر، پخش کننده و غيره
فیزیک
تاریخ نشرو بخش و غیره
۱۴۰۱
مشخصات ظاهری
نام خاص و کميت اثر
۱۱۰ص.
مواد همراه اثر
سی دی
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
کارشناسی ارشد
نظم درجات
فیزیک، گرايش ماده چگال
زمان اعطا مدرک
۱۴۰۱/۱۱/۰۹
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
در دهه های اخیر با توسعه یافتن فناوری نانو بسیاری از صنایع مختلف از جمله صنایع الکترونیکی، پزشکی، داروسازی، آرایشی و بهداشتی و غیره پیشرفت زیادی کردند. اکسید روی یک ماده نیم¬رسانا با ویژگی های الکتریکی و شیمیایی منحصربفرد می باشد که در فناوری نانو کاربرد مهم و کلیدی یافته است. نانوساختار های اکسید روی اعم از نانوذرات، نانومیله ها، نانوسیم ها و غیره با توجه به ابعاد یک بعدی، دو بعدی و سه بعدی آنها کاربرد های منحصربفرد خود را در حوزه های مختلف علمی و صنعتی دارند. در این تحقیق نانوذرات اکسید روی خالص و آلایش یافته با عناصر منگنز، آهن، کبالت، نیکل و مس و همچنین نانومیله های اکسید روی خالص و آلایش یافته با عناصر منگنز، آهن، کبالت، نیکل و مس تهیه شدند. در ابتدای این تحقیق تحلیل ساختاری نانوذرات اکسید روی خالص و آلایش یافته با دستگاه پراش اشعه ایکس(XRD) انجام شد. معلوم شد که همگی دارای ساختار ورتزیت شش گوشه می¬باشند و هیچ گونه اثری از تشکیل فاز ثانویه اکسیدی مربوط به فلزات آلایش یافت نشد. همچنین در تحلیل ساختاری نانومیله های اکسید روی خالص و آلایش یافته، در تمامی نمونه ها شدت قله مربوط به صفحه (002) بیشتر بود که جهت رشد نانومیله هارا نمایش می دهد که توافق خوبی با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل (FE-SEM) میدانی تهیه شده از نمونه ها داشت. اندازه بلورک ها نیز برای نانوذرات اکسید روی توسط رابطه شرر و ویلیامسون - هال محاسبه شد و همچنین اندازه بلورک ها برای نانومیله های اکسید روی نیز توسط رابطه شرر محاسبه شدند. در تحلیل ریخت شناسی نمونه ها که از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی استفاده شد، نمایان گردید که آلایش بر روی قطر و طول نانومیله ها و همچنین اندازه نانوذرات تاثیر دارد و بیشترین طول نانومیله برای نانومیله های اکسید روی آلایش یافته با آهن به اندازه 845 نانومتر و بیشترین قطر برای نانومیله های اکسید روی خالص با مقدار 114 نانومتر محاسبه شد همچنین بیشترین اندازه نانوذرات برای نانوذرات اکسید روی آلایش یافته با منگنز به اندازه 160 نانومتر محاسبه گردید. تحلیل طیف تبدیل فوریه مادون قرمز (FT-IR) نانوذرات نیز وجود پیوند اکسید روی را تایید کردند. در تحلیل نوری نانوذرات و نانومیله ها از دستگاه طیف سنجی فرابنفش- مرئی (UV-vis) و نورتابناکی (PL) استفاده شد. در بررسی شکاف انرژی های محاسبه شده توسط رابطه تائوک با استفاده از طیف فرابنفش- مرئی نمونه ها معلوم شد که آلایش با عناصر منگنز، آهن، کبالت، نیکل و مس شکاف انرژی نانوذرات و نانومیله های اکسید روی خالص را تغییر می¬دهد. در نمونه های نانوذرات بیشترین شکاف انرژی به اندازه 26/3 الکترون ولت برای اکسید روی خالص بود و بقیه نمونه های آلایش یافته کمتر از این مقدار محاسبه شدند. بعلاوه در نمونه های نانومیله ها بیشترین شکاف انرژی به اندازه 29/3 الکترون ولت برای نانومیله های اکسید روی آلایش یافته با مس محاسبه شد. در تحلیل نورتابناکی نانوذرات و نانومیله های اکسید روی خالص و آلایش یافته وجود انتشار اکسایتونی و عیوب بلوری نمونه ها مشاهده شد و انتشار اکسایتونی شدت بالاتری از انتشار ناشی از عیوب را نشان داد که به معنی کیفیت خوب ساختار بلوری نمونه های تهیه شده می باشد و درنهایت نانوذرات اکسید روی خالص و آلایش یافته جهت کاربرد فوتوکاتالیستی بر روی تخریب آلاینده دارویی اکسی تتراسایکلین استفاده شد و از نتایج معلوم شد که فرآیند تخریب دارویی نانوذرات اکسید روی آلایش یافته با نیکل با 50/87% تخریب بیشترین میزان را نسبت به سایر نمونه ها دارد. همچنین سرعت تخریب شدن آلاینده دارویی اکسی تتراسایکلین توسط نانو میله های اکسید روی خالص و آلایش یافته با فلزات واسطه منگنز، آهن، کبالت، نیکل و مس به ترتیب 42/40 %، 90/62 %، 54/54 %، 48 %، 80/35 % و 85/42 % محاسبه شد. با توجه به نتایج نمایان است که نانومیله های اکسید روی آلایش یافته با کبالت، آهن، منگنز و مس تخریب بیشتری نسبت به نانومیله های اکسید روی خالص نشان می دهند.
متن يادداشت
In recent decades, with the development of nanotechnology, many different industries, including electronic, medical, pharmaceutical, cosmetic, and others, have made great progress. ZnO is a semiconducting material with unique electrical and chemical properties that has found an important and key application in nanotechnology. ZnO nanostructures, including nanoparticles, nanorods, nanowires, etc., due to their one-dimensional, two-dimensional, and three-dimensional dimensions, have their unique applications in various scientific and industrial fields. In this research, pure ZnO nanoparticles and doped with Mn, Fe, Co, Ni, and Cu elements and also pure ZnO nanorods and doped with Mn, Fe, Co, Ni, and Cu elements were prepared. At the beginning of this research, structural analysis of pure and doped ZnO nanoparticles was done with an X-ray diffracting (XRD) device. It was found that all of them have a hexagonal wurtzite structure, and no traces of the formation of the secondary oxide phase related to the impurity metals were found. Also, in the structural analysis of pure and doped ZnO nanorods, in all samples, the intensity of the peak corresponding to the (002) plane was higher, which shows the direction of growth of the nanorods and is in good agreement with the field emission scanning electron microscope (FE-SEM) images. prepared from samples. The size of crystals was also calculated for ZnO nanoparticles by Scherer and Williamson-Hall relations, and also the size of crystals for ZnO nanorods was also calculated by Scherer relation. In the morphological analysis of the samples, which used field emission scanning electron microscope images, it was revealed that doping has an effect on the diameter and length of nanorods, as well as the size of nanoparticles, and the maximum nanorod length for Fe-doped ZnO nanorods was 845 nm and the largest diameter for pure ZnO nanorods was calculated as 114 nm, also the largest size of nanoparticles for ZnO nanoparticles doped with Mn was calculated as 160 nm. Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy of the nanoparticles also confirmed the presence of ZnO bonding. In the optical analysis of nanoparticles and nanorods, ultraviolet-visible (UV-Vis) and photoluminescence (PL) spectrometers were used. In examining the energy gap calculated by Tauc's relation using the UV-Vis spectrum of the samples, it was found that doping with Mn, Fe, Co, Ni, and Cu elements changes the energy gap of pure ZnO nanoparticles and nanorods. In nanoparticle samples, the highest energy gap was 3.26 eV for pure ZnO, and the rest of the doped samples were calculated to be less than this value. In addition, in the samples of nanorods, the largest energy gap was calculated as 3.29 eV for Cu-doped ZnO nanorods. In the photoluminescent analysis of pure and doped ZnO nanoparticles and nanorods, the existence of exciton emission and crystal defects of the samples were observed, and the exciton emission showed a higher intensity than the emission caused by defects, which means the good quality of the crystal structure of the prepared samples. Finally, pure and doped ZnO nanoparticles were used for photocatalytic application on the degradation of the pharmaceutical pollutant oxytetracycline, and from the results, it was found that the process of pharmaceutical degradation of ZnO nanoparticles doped with Ni with 87.50% degradation was the highest compared to other samples. Also, the rate of degradation of oxytetracycline medicinal pollutant by pure ZnO nanorods and doped with transition metals Mn, Fe, Co, Ni, and Cu calculated 40.42%, 62.90%, 54.54%, 48%, 35.80% and 42.85% respectively. According to the results, it is evident that ZnO nanorods doped with Co, Fe, Mn, and Cu show more degradation than pure ZnO nanorods
عنوانهای گونه گون دیگر
عنوان گونه گون
Effect of Ni, Fe, Co, Mn, and Cu doping on the structural and optical properties of ZnO nanorods
نام شخص به منزله سر شناسه - (مسئولیت معنوی درجه اول )