Size Stabilizers in Two-electrode Synthesis of ZnO Nanorods

Р.В. Король; О.М. Янчук; О.В. Марчук; В.Ф. Орлов; І.А. Мороз; О.А. Вишневський

doi:10.15330/pcss.22.2.380-387

Автор(и)

Р.В. Король Каліфорнійський Технологічний Інститут
О.М. Янчук Волинський національний університет імені Лесі Українки
О.В. Марчук Волинський національний університет імені Лесі Українки
В.Ф. Орлов Інститут професійно-технічної освіти НАПН України
І.А. Мороз Луцький національний технічний університет
О.А. Вишневський Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України імені М.П.Семененка

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.22.2.380-387

Ключові слова:

ZnO, наночастинки,, електроосадження,, окиснення, поверхнево-активні речовини

Анотація

Модифіковано та оптимізовано дешевий, простий та ефективний синтез нанорозмірних частинок цинк оксиду шляхом електроосадження. Метод полягає у синтезі ZnO в електродній чарунці з двома цинковими електродами та водним розчином натрій хлориду. Утворені частинки мають форму плодів какао: розширені посередині і звужені по краях. Частинки мають однакову форму, але широкий розподіл за розміром з більшістю частинок ZnO довжиною 1-2 мкм і товщиною 0,5-0,7 мкм. Стабілізатори додають у водну фазу, щоб зменшити розмір і звузити його розподіл у цільовому продукті. В цій роботі ми представляємо стабілізуючу дію чотирьох таких стабілізаторів: сечовини, полівінілового спирту, тритону х-100 та атласу. Усі вони зменшують розмір частинок і полідисперсність. Аніонактивний поверхнево-активний Атлас G3300 є найефективнішим, і забезпечує зменшення розміру наночастинок на порядок.

Посилання

Yi, G.-C., Wang, C. and Park, W.I. Semiconductor Science and Technology, 20, S22--S34. (2005) https://doi.org/10.1088/0268-1242/20/4/003.

Wang, Z.L. Chinese Science Bulletin, 54, 4021. (2009) https://doi.org/10.1007/s11434-009-0456-0.

Moulahi, A. and Sediri, F. Optik - International Journal for Light and Electron Optics, 127, 7586–7593. (2016) https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2016.05.128.

Özgür, Ü., Alivov, Y.I., Liu, C., Teke, A., Reshchikov, M.A., Doğan, S., Avrutin, V., Cho, S.-J. and Morkoç, H. Journal of Applied Physics, 98, 41301. (2005) https://doi.org/10.1063/1.1992666.

Chu, S., Wang, G., Zhou, W., Lin, Y., Chernyak, L., Zhao, J., Kong, J., Li, L., Ren, J. and Liu, J. Nature Nanotechnology, 6, 506–510. (2011) https://doi.org/10.1038/nnano.2011.97.

Na, J.H., Kitamura, M., Arita, M. and Arakawa, Y. Applied Physics Letters, 95, 253303. (2009) https://doi.org/10.1063/1.3275802.

Huang, Z., Dou, Y., Wan, K., Wu, F., Fang, L., Ruan, H., Hu, B., Meng, F. and Liao, M. Journal of Materials Science: Materials in Electronics. (2017) https://doi.org/10.1007/s10854-017-7675-y.

Saleh, S.M., Soliman, A.M., Sharaf, M.A., Kale, V. and Gadgil, B. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5, 1219–1226. (2017) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.jece.2017.02.004.

Wang, Z.L., Yang, R., Zhou, J., Qin, Y., Xu, C., Hu, Y. and Xu, S. Materials Science and Engineering: R: Reports, 70, 320–329. (2010) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.mser.2010.06.015.

Renganathan, B. and Ganesan, A.R. Optical Fiber Technology, 20, 48–52. (2014) https://doi.org/10.1016/j.yofte.2013.11.007.

Zhu, L., Li, Y. and Zeng, W. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 94, 123–125. (2017) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.physe.2017.08.004.

Abdulrahman1, A.F., Ahmed, S.M., Ahmed, N.M. and Almessiere, M.A. AIP Conference Proceedings, 1875, 20004. (2017) https://doi.org/10.1063/1.4998358.

Ong, C.B., Ng, L.Y. and Mohammad, A.W. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 81, 536–551. (2018) https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.020.

Ameen, S., Akhtar, M.S. and Shin, H.S. Materials Letters. (2017) https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.07.117.

Cao, M., Wang, F., Zhu, J., Zhang, X., Qin, Y. and Wang, L. Materials Letters, 192, 1–4. (2017) https://doi.org/10.1016/j.matlet.2017.01.051.

Lv, X., Liu, X., Sun, Q., Wang, Y. and Yan, B. Ceramics International, 43, 3306–3313. (2017) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.11.168.

Giunta, T., Young, E.D., Warr, O., Kohl, I., Ash, J.L., Martini, A., Mundle, S.O.C., Rumble, D., Pérez-Rodríguez, I., Wasley, M., LaRowe, D.E., Gilbert, A. and Sherwood Lollar, B. Geochimica et Cosmochimica Acta, Elsevier Ltd, 245, 327–351. (2019) https://doi.org/10.1016/j.gca.2018.10.030.

Izyumskaya, N., Tahira, A., Ibupoto, Z.H., Lewinski, N., Avrutin, V., Özgür, Ü., Topsakal, E., Willander, M. and Morkoç, H. ECS Journal of Solid State Science and Technology, 6, Q84–Q100. (2017) https://doi.org/10.1149/2.0291708jss.

Zhou, J., Xu, N.S. and Wang, Z.L. Advanced Materials, 18, 2432–2435. (2006) https://doi.org/10.1002/adma.200600200.

AlZayed, N.S., JeanEbothé, Michel, J., Kityk, I. V, Yanchuk, O.M., Prots, D.I. and Marchuk, O. V. Physica E, 60, 220–223. (2014) https://doi.org/10.1016/j.physe.2014.01.032.

Tian, Z.R., Voigt, J.A., Liu, J., Mckenzie, B., Mcdermott, M.J., Rodriguez, M.A., Konishi, H. and Xu, H. Nature Materials, 2, 821–826. (2003) https://doi.org/10.1038/nmat1014.

Zarghami, Z., Ramezani, M. and Motevalli, K. Journal of Cluster Science, 27, 1451–1462. (2016) https://doi.org/10.1007/s10876-016-1011-1.

Li, C., Fang, G., Li, J., Ai, L., Dong, B. and Zhao, X. The Journal of Physical Chemistry C, 112, 990–995. (2008) https://doi.org/10.1021/jp077133s.

GZ, C. The Journal of Physical Chemistry B, 108, 19921–19931. (2004) https://doi.org/10.1021/jp040492s.

Zhou, Y., Xu, L., Wu, Z., Li, P. and He, J. Optik - International Journal for Light and Electron Optics, 130, 673–680. (2017) https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2016.10.119.

Sönmezoğlu, S., Eskizeybek, V., Toumiat, A. and Avcı, A. Journal of Alloys and Compounds, 586, 593–599. (2014) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.10.102.

Yolaçan, D. and Sankir, N.D. Journal of Alloys and Compounds. (2017) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.07.314.

Feng, W., Huang, P., Wang, B., Wang, C., Wang, W., Wang, T., Chen, S., Lv, R., Qin, Y. and Ma, J. Ceramics International, 42, 2250–2256. (2016) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.10.018.

Kim, J.-H., Kim, K.-W., Ryu, K.-S. and Cho, K.-K. Materials Technology, 27, 18–20. (2012) https://doi.org/10.1179/175355511X13240279339527.

Pradhan, D., Sindhwani, S. and Leung, K.T. Nanoscale Research Letters, 5, 1727. (2010) https://doi.org/10.1007/s11671-010-9702-2.

Wu, X.-J., Zhu, F., Mu, C., Liang, Y., Xu, L., Chen, Q., Chen, R. and Xu, D. Coordination Chemistry Reviews, 254, 1135–1150. (2010) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.ccr.2010.02.014.

Zaraska, L., Mika, K., Syrek, K. and Sulka, G.D. Journal of Electroanalytical Chemistry, 801, 511–520. (2017) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.jelechem.2017.08.035.

Wang, Y.-C., Leu, I.-C. and Min-Hsiung, H. Electrochemical and Solid-State Letters, 5, C53–C55. (2002) https://doi.org/10.1149/1.1454547.

Wang, Y.C., Leu, I.C. and Hon, M.H. J. Mater. Chem., The Royal Society of Chemistry, 12, 2439–2444. (2002) https://doi.org/10.1039/B111189M.

Peulon, S. and Lincot, D. Advanced Materials, WILEY-VCH Verlag GmbH, 8, 166–170. (1996) https://doi.org/10.1002/adma.19960080216.

Jiangfeng, G., Zhaoming, D., Qingping, D., Yuan, X. and Weihua, Z. Journal of Nanomaterials, 2010. (2010) https://doi.org/10.1155/2010/740628.

Yanchuk, O.M., Ebothé, J., El-Naggar, A.M., Albassam, A., Tsurkova, L. V, Marchuk, O. V, Lakshminarayana, G., Tkaczyk, S., Kityk, I. V, Fedorchuk, A.O., Vykhryst, O.M. and Urubkov, I. V. Physica E, 86, 184–189. (2017) https://doi.org/10.1016/j.physe.2016.10.028.

Reshak, A.H., Yanchuk, O.M., Prots, D.I., Tsurkova, L. V, Marchuk, O. V, Urubkov, I. V, Pekhnyo, V.A., Fedorchuk, O., Alahmed, Z.A. and Kamarudin, H. Int. J. Electrochem. Sci., 9, 6378–6386. (2014).

Yang, J., Liu, G., Lu, J., Qiu, Y. and Yang, S. Applied Physics Letters, 90, 103109. (2007) https://doi.org/10.1063/1.2711532.

Voon, C.H., Lim, B.Y., Foo, K.L., Hashim, L.N., Ho, S.A. and Ong, S.A. Nanoscience & Nanotechnology-Asia, 7. (2017) https://doi.org/10.2174/2210681207666170615114602.

Ding, L., Zhang, R. and Fan, L. Nanoscale Research Letters, 8, 78. (2013) https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-78.

Lepot, N., Bael, M.K. Van, den Rul, H. Van, D’Haen, J., Peeters, R., Franco, D. and Mullens, J. Materials Letters, 61, 2624–2627. (2007) https://doi.org/10.1016/j.matlet.2006.10.025.

Kumar, S., Lee, H.-J., Yoon, T.-H., Murthy, C.N. and Lee, J.-S. Crystal Growth & Design, 16, 3905–3911. (2016) https://doi.org/10.1021/acs.cgd.6b00479.

Li, Z., Xiong, Y. and Xie, Y. Inorganic Chemistry, 42, 8105–8109. (2003) https://doi.org/10.1021/ic034029q.

Duo, S., Li, Y., Zhang, H., Liu, T., Wu, K. and Li, Z. Materials Characterization, 114, 185–196. (2016) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.matchar.2016.02.021.

Guo, Y., Lin, S., Li, X. and Liu, Y. Applied Surface Science, 384, 83–91. (2016) https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.04.036.

Duo, S., Li, Y., Liu, Z., Zhong, R. and Liu, T. Materials Science in Semiconductor Processing, 56, 196–212. (2016) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.mssp.2016.08.018.

Ibrahim, N.A., Nada, A.A., Hassabo, A.G., Eid, B.M., Noor El-Deen, A.M. and Abou-Zeid, N.Y. Chemical Papers, 71, 1365–1375. (2017) https://doi.org/10.1007/s11696-017-0132-9.

Marimuthu, T. and Anandhan, N. AIP Conference Proceedings, 1832, 80014. (2017) https://doi.org/10.1063/1.4980474.

Kouhestanian, E., Mozaffari, S.A., Ranjbar, M., SalarAmoli, H. and Armanmehr, M.H. Superlattices and Microstructures, 96, 82–94. (2016) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.spmi.2016.05.012.

Rameshbabu, R., Kumar, N., Karthigeyan, A. and Neppolian, B. Materials Chemistry and Physics, 181, 106–115. (2016) https://doi.org/http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2016.06.040.

Picca, R.A., Sportelli, M.C., Lopetuso, R. and Cioffi, N. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 81, 338–345. (2017) https://doi.org/10.1007/s10971-016-4268-9.

Miles, D.O., Cameron, P.J. and Mattia, D. J. Mater. Chem. A, The Royal Society of Chemistry, 3, 17569–17577. (2015) https://doi.org/10.1039/C5TA03578C.