Мырыш оксидінің қасиеттері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 29 бет
Таңдаулыға:

МЫРЫШ ОКСИДІ ҚАБАТТАРЫН СИНТЕЗДЕУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ НЕГІЗІНДЕ ФОТОАНОДТАРДЫ АЛУ

Дипломдық жұмыс

Мамандығы: 5В071000 - Материалтану және жаңа материалдар технологиясы

МЫРЫШ ОКСИДІ ҚАБАТТАРЫН СИНТЕЗДЕУ ЖӘНЕ ОЛАРДЫҢ НЕГІЗІНДЕ ФОТОАНОДТАРДЫ АЛУ

ДИПЛОМДЫҚ ЖҰМЫС

Мамандығы: 5B071000 - Материалтану және жаңа материалдар технологиясы

Орындаған
4-курс студенті
(қолы, ай-күні)
Ғылыми жетекшісі
ф.м.-ғ.д., профессор (қолы, ай-күні)
Қорғауға жіберілді
Кафедра меңгерушісі
PhD
(қолы, ай-күні)
Норма бақылаушы
Доктор PhD
аға оқытушы
(қолы, ай-күні)

Реферат
Дипломдық жұмыс __ беттен, __ суреттен, __ кестеден және __ әдебиеттер тізімінен тұрады.
Өзекті сөздер: кеуекті алюминий оксиді, мембраналар, электрохимиялық анодтау, қымыздық қышқыл.
Зерттеу объектілері: анодты кеуекті алюминий оксиді негізіндегі наноқұрылымдалған мембраналар.
Жұмыстың мақсаты - электрохимиялық анодтау процесі арқылы кеуекті алюминий оксиді негізінде мембраналарды алу және олардың қасиеттерін зерттеу.
Кеуекті анодты оксидтік қабықшалар алюминий, кремний, индий фосфиді, титан, ниобий, тантал, қалайы сиякты материалдарда өсіріле алады. Нанокеуекті оксидтік қабат құруға келешегі зор материалдың бірі алюминий болып табылады. Анодты алюминий оксиді наноөлшемді болып келетін ұяшықты-кеуекті құрылыммен, жоғары механикалық беріктікпен, бірегей диэлектрлік және оптикалық қасиеттермен сипатталады. Анодтау шарттарын өзгерту есебінен анодты алюминий оксидін құрылымдық - морфологиялық және электрофизикалық сипаттамаларының кең спектрін алуға болады.
Кеуекті анодты алюминий оксиді наноөлшемді құрылым мен композиттік материалдар құру үшін матрица ретінде қолданылады. Металдық немесе жартылай өткізгіштік нанокристалдарды алюминий оксидінің қуыстарына енгізу арқылы ерекше қасиеті бар материал жасауға мүмкіндік бар. Алюминий оксидінің қуыстарын диэлектрлік материалмен толтырсақ, диэлектрлік өтімділігі төмен болатын қабықшаны алу мүмкіндігі туады. Мұндай материалдарды интегралды микросхема қабықшасы ретінде пайдалану элементтер арасындағы сыйымдылық байланыстарын төмендетеді де, дайындалатын аспаптардың өнімділігін арттырады.
Мембраналық фильтрацияның жаңа технологиялық өңдемесін биомедициналық тұрғыда қолдану үшін, мысалы су ресурсының жетіспеу және оның сапасының нашарлау жағдайы үшін өзекті мәселе болып табылады. Наноматериалдарды мембраналар жасау үшін пайдалану олардың суды тазалау, газсыздандыру және дезинфекциялау үшін кең мүмкіндіктерін көрсетеді.
Тәжірибелік жұмысты жасау үшін электрохимиялық анодтау әдісін пайдалана отырып, кеуекті оксидті алюминий негізіндегі қабықшалар алынды. Бұл процесте кеуекті алюминий түрлі қышқылдарда синтезделді. Электролит ретінде қымыз қышқыл қолданылды. Соның нәтижесінде, оксидтік қабықшалардың кеуекті және барьерлі түрі пайда болды.

Реферат
Дипломная работа состоит из __ страниц, __ рисунков, __ таблиц и __ литературных списков.
Актуальные слова: пористый оксид алюминия, мембраны, электрохимическое анодирование, щавелевая кислота.
Объекты исследования: наноструктурные мембраны на основе анодного пористого оксида алюминия.
Цель исследования - изучение свойств мембран на основе пористого оксида алюминия путем электрохимического анодирования.
Пористые анодные оксидные пленки могут быть выращены на таких материалах, как алюминий, кремний, фосфид индия, титан, ниобий, тантал, олово и др. Наиболее перспективным материалом для создания нанопористых оксидных слоев является алюминий. Анодный оксид алюминия обладает уникальной наноразмерной ячеисто-пористой структурой, высокой механической прочностью, уникальными диэлектрическими и оптическими свойствами. За счет изменения условий анодирования возможно получение анодных оксидов алюминия с широким спектром структурно - морфологических и электрофизических характеристик.
Пористый анодный оксид алюминия используется как матрица для создания наноразмерных структур и композитных материалов. Путем встраивания в поры оксида алюминия металлических или полупроводниковых нанокристаллов возможно создание материалов с уникальными свойствами. Заполнение пор оксида алюминия диэлектрическими материалами позволяет получить пленку с низкой диэлектрической проницаемостью. Применение таких материалов в качестве подложек интегральных микросхем позволит значительно снизить емкостные связи между элементами и, тем самым, повысить быстродействие разрабатываемых приборов.
Разработка новых технологий мембранной фильтрации является актуальной задачей для биомедицинских применений, в условиях нехватки водных ресурсов и ухудшения качества воды. Использование наноматериалов для создания мембран демонстрирует их широкие возможности для очистки воды, ее дегазации и дезинфекции.
Для проведения эксперимента были получены пленки на основе пористого оксида алюминия с использованием электрохимического метода анодирования. В этом процессе пористый алюминий синтезируется в различных кислотах. В качестве электролита использовали щавелевую кислоту. В результате появился пористый и барьерный тип оксидных пленок,

ABSTRACT
The graduate work consists of __ pages, __ pictures, __ tables and __ literary lists.
Main words: porous alumina, membranes, electrochemical anodizing, kumysic acid.
Objects of research: nanostructured membranes based on anodic porous aluminum oxide.
The purpose of the work - studying the properties of membranes based on porous alumina by electrochemical anodizing.
Porous anodic oxide films can be grown on materials such as aluminum, silicon, indium phosphide, titanium, niobium, tantalum, tin, etc. Aluminum is the most promising material for creating nanoporous oxide layers. Anodic aluminum oxide has a unique nano-sized cellular-porous structure, high mechanical strength, unique dielectric and optical properties. Due to changes in anodizing conditions, it is possible to obtain anodic aluminum oxides with a wide range of structural, morphological and electrophysical characteristics.
Porous anodic aluminum oxide is used as a matrix for creating nanoscale structures and composite materials. It is possible to create materials with unique properties by incorporating into the pores of oxide metal or semiconductor nanocrystals. Filling the pores of aluminum oxide with dielectric materials makes it possible to obtain a film with a low dielectric constant. Using of such materials as integrated of circuits substrates will help significantly reduce the capacitive coupling between the elements and it increases the speed of developed devices.
Development of new technologies of membrane filtration is relevant for biomedical applications, in conditions of lack of resources and deterioration of water quality. The use of nanomaterials to create membranes demonstrates their wide possibilities for water purification, it is degassing and disinfection.
For the experiments, the films were obtained on the basis of porous aluminum oxide using the electrochemical anodizing method. In this process, porous aluminum is synthesized in various acids. Oxalic acid was used as an electrolyte. Аs a result, a porous and barrier type of oxide film appeared.

МАЗМҰНЫ Өзіңнің тақырыбың бойынша

ҚЫCҚAРТУЛAР МЕН ШАРТТЫ БЕЛГІЛЕР

КІРІСПЕ

1 ӘДЕБИ ШОЛУ

1.1 КЕУЕКТІ ҚҰРЫЛЫМНЫҢ ПАЙДА БОЛУ МЕХАНИЗМІ

1.2 КЕУЕКТІ АЛЮМИНИЙ ОКСИДІНІҢ ҚҰРЫЛЫМДЫҚ ӨЗДІГІНЕН ҚҰРАЛУЫ

1.3 АНОДТЫҚ АЛЮМИНИЙ ОКСИДІНІҢ МИКРОҚҰРЫЛЫМЫНА ӘСЕР ЕТЕТІН АНОДТЫҚ ПАРАМЕТРЛЕР

1.4 АНОДТЫ АЛЮМИНИЙ ОКСИДІНІҢ КЕУЕК ҚАБЫРҒАЛАРЫ БЕТІНІҢ МОДИФИКАЦИЯСЫ

1.5 МЕХАНИКАЛЫҚ КЕРНЕУЛЕРДІҢ МОДЕЛІ

1.6 КЕУЕКТІЛІКТІҢ 10 %-ДЫҚ ЕРЕЖЕСІ

1.7 Al₂O₃ КЕУЕКТІ ҚАБЫҚШАДАҒЫ МЕТАЛДЫ ЭЛЕКТРЛІ ТҰНДЫРУ

2 ТӘЖІРИБЕЛІК БӨЛІМ

2.1 ЭЛЕКТРОХИМИЯЛЫҚ АНОДТАУ ӘДІСІ АРҚЫЛЫ АЛЮМИНИЙ ОКСИДІНІҢ КЕУЕКТІ ҚҰРЫЛЫМДАРЫН АЛУ

2.2 КЕУЕКТІ АЛЮМИНИЙ ОКСИДІ НЕГІЗІНДЕГІ МЕМБРАНАЛАРДЫ ҚЫМЫЗДЫҚ ҚЫШҚЫЛДА АЛУ

3 НӘТИЖЕЛЕР ЖӘНЕ ОЛАРДЫ ТАЛҚЫЛАУ

ҚОРЫТЫНДЫ

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

ҚЫCҚAРТУЛAР МЕН ШАРТТЫ БЕЛГІЛЕР

дипломдық жұмыста келесі қысқартулар мен шартты белгілер қолданылды.

КАА - кеуекті анодты алюминий
СЭМ - сканерлеуші электронды микроскоп
АКМ - атомдық күштік микроскоп
АКАО - анодты кеуекті алюминий оксиді
ААО - анодтық алюминий оксиді

КІРІСПЕ
Дипломдық жұмыстың өзектілігі: Зерттеушілердің наноөлшемді материалдарды жасаудағы қызығушылығы қазіргі заманғы үрдістің микро және наноэлектрондық құрылғылардың миниатюризациясына бағытталған тікелей салдар болып табылды. Нанометр өлшемі бар материалдардың электрлік, магниттік, оптикалық, жылу және механикалық қасиеттерін түсіну үшін, сондай-ақ оларға негізделген жаңа физикалық қасиеттері бар құрылғылар жасау, нанонүктелер, нанокеуектер, нанотүтіктер және наножіпшелер массивтері сияқты нормативті құрылымдар практикалық және ғылыми қызығушылық туғызды.
Материалдарды синтездеудің тиімді және технологиялық қарапайым әдісі болып табылатын наноқұрылымды материалдың нанокеуектерінің макроскопиялық бетте периодты түрде орналасуы анодтау процесі болып табылады. Анодтау технологиясы бұрыннан белгілі, бірақ соңғы кездері белгілі бір морфологиямен берілген, арнайы қасиеттері бар кеуекті қабықша алу үшін осы процесті қолдану белсенді түрде жетілдірілді.
Анодтық алюминий оксидтерін (AAО) қолдану саласы әрдайым кеңею үстінде. Осы материалдарға негізделген мембраналар [1], электронды техника объектілері және басқалары соңғы жылдары кеңінен қолданыс тапты. Алюминий оксидінің қабатының құрылымы 50-500 нм өлшемдегі гексагональды ұяшық жиынтығы екені белгілі. Оксидтік қабықша қорғаныш қасиеттерге ие, мысалы, жоғары коррозияға төзімділік, беріктік және қаттылық [2]. Жасушалардың геометриялық параметрлеріне электролиттің құрамы, электр түзілу режимдері, температура, үлгі бетінің уақыты мен кедір-бұдырлығы әсер етеді.
Жұмыстың мақсаты - электрохимиялық анодтау процесі арқылы кеуекті алюминий оксиді негізінде мембраналарды алу және олардың қасиеттерін зерттеу.
Зерттеу объектілері: анодты кеуекті алюминий оксиді негізіндегі наноқұрылымдалған мембраналар.
Зерттеу әдістері: алынған үлгілердің құрылымы Quаnta 200i 3D сканерлеуші электрондық (FEI Company, АҚШ, 2008)және DM 6000 (Leica, Германия)оптикалық микроскоптарда зерттелді.
Бітіру жұмысын орындау барысында төмендегідей тапсырмалар қойылды:
oo электрохимиялық анодтау процесін игеру;
oo нанокеуекті алюминий оксидінің қабатын алу;
oo Өңдеу жағдайына байланысты қабаттың өсу режимдерін анықтау;
oo АКАО негізіндегі алынған мембраналардың құрылымдық параметрлерін (мембрана қалыңдығы, кеуек диаметрі, кеуек орталықтарының арасындағы қашықтық) зерттеу;
oo анодтау процесінде қолданылған технологиялық параметрлерді салыстыра отырып, анодтау процесінің тиімді параметрлерін анықтау.

1,http:www.docx88.comso%E8%AE%B A%E6%96%87ZnO%E5%8D%95%E6%99%B6%E7% BA%B3%E7%B1%B3%E6%A3%92%E9%98%B5%E5 %88%97%E7%9A%84%E6%B0%B4%E7%83%AD%E 6%B3%95%E5%90%88%E6%88%90%E5%8F%8A% E5%85%89%E5%82%AC%E5%8C%96%E6%80%A7 %E8%83%BDpdf.html
2,http:www.docx88.comwkid-405599 586529647d26285235-1.html
3, http:www.docx88.comwkid-c598a042 be1e650e52ea9998-1.html
МАЗМҰН
КІРІСПЕ
1.ZINC OXIDE, ЕРЕКШЕЛІКТЕР, ҚОЛДАНУ, ҚАБЫЛДАУ
1. Мырыш оксидінің қасиеттері
1.2 Мырыш оксидінің наностержендерінің қолданылу аясы
1.3 Мырыш оксиді негізіндегі күн батареялары
1.4 Бір өлшемді ZNO құрылымдарын қалыптастыру әдістері

Символдар мен қысқартулар тізімі

УФ - ультрафиолет
ЭДС - электродвижущая сила
Uхх, Vхх - напряжение холостого хода
DSSC - (англ. dye sensitized solar cells) солнечные элементы, сенсибилизиро- ванные красителем
ITO - (англ. Indium tin oxide) оксид индия-олова
Red - (англ.
Ox - (англ. Oxidation) окисление
CQDSCs (англ. colloidal quantum dot solar cells) солнечные элементы на ос- нове квантовых точек
ККТ - коллоидные квантовые точки
FTO - (англ. Fluorine doped Tin Oxide) оксид олова, легированный фтором
CVD - (англ. Сhemical vapor deposition) химической парофазное осаждение SILAR - (англ. Successive ionic layer adsorption and reaction) метод ионного- наслаивания
ASP (англ. aerosol spray pyrolysis ) спрей - пиролиз аэрозолей УСП - ультразвуковой спрей-пиролиз
ГМТА - гексаметилентетрамин
TBAI - тетратубитаммония йодид MPA - меркаптопропионовая кислота ПЭИ - полиэтиленимин
НЧ - наночастицы
РЭМ - растровая электронная микроскопия АСМ - атомно-силовая микроскопия

КІРІСПЕ
Қазіргі кезде ғылыми қоғамдастық мырыш оксидінің бір өлшемді нанокристалдарын алу, зерттеу және қасиеттерін зерттеу саласында өте белсенді.Бұл жартылай өткізгіш, пьезоэлектрлік және пироэлектрлік қасиеттер мырыш оксидіне тән қасиет.Газ индикаторлары мен биосенсорларды жасау, ультрафиолет (УК) аймағында фотодизодтар мен лазерлерді құру, далалық шығарынды катодтары, пьезоэлектрлік наногенераторлардың белсенді бөлігі және т.б. фотокатализаторлар ретінде бір өлшемді нанородтарды пайдалануға қызығушылық танытып отыр.Нағыз қызықты сұрақ - жарқын жартылай полимерлі n типті импульстің жаңа буынының фотовольтаикалық жасушаларында бір кристалды ZnO кристалының пайда болуы.
Энергетикалық сектордағы қазіргі заманғы үрдістер баламалы энергия көздерін кеңейтуге байланысты, мұнда күн энергиясы, жел энергетикасы, тыныс алатын оттегі сияқты және т.б. сияқты қалпына келетін энергия көздері пайдаланылады.Энергияның ең тартымды және болашағы бар энергия көздерінің бірі әрқашан фотоэлектриктер болып табылады, бұл күн энергиясын тікелей электр энергиясына айналдыруды қамтамасыз етеді. Күн электр энергиясының үлесін ұлғайтуға кедергі басты фактор - фотоэлектрлі элементтер шығаратын электр энергиясы құнының жоғары болуында. Осыған байланысты көптеген зерттеулер арзан, қуаты жоғары тиімді күн батареяларын жасаудың жаңа буыныны қарқынды даму. Бұл элементтердің арзан болуы сұйық-фазалық, төмен температуралы технологияларды roll-to-roll технологиясымен үйлесімді қолдануымен тікелей байланысты. Бір өлшемді мырыш оксиді нанокристалдарын төменгі температуралық гидротермалды әдіспен синтездеу мүмкіндігі, беттік-көлемдік қатынасты, кристалды жетілдіру ZnO наностержен күн батареяларында қолдануға арналған ең үздік әдістердің бірі болып табылады.

1. ЦИНК ОКСИДІ, ЕРЕКШЕЛІКТЕРІ, ҚОЛДАНЫЛУЫ, ӨНДІРІЛУІ

1.1 Мырыш оксидінің қасиеттері
Цинк оксиді - тікелей жартылай өткізгішті қосылыс. Рұқсат етілмеген зонасының ені 300 K температурада Eg 3,34, eV, n - типті өткізгіш. Көптеген зерттеулерге қарамастан, легирленбеген мырыш оксидінің пленкаларында қалдық n-типті өткізгіштің табиғаты талқылау тақырыбы болып қала береді. Кейбір зерттеушілердің түсіндіруінше бұл өзіндік ақаулардың қалдығы (оттегі вакансияларыV0 және Zni мырыш атомдарының түйін аралық атомы) ал басқалары - кристалдың өсуі кезінде енгізілген сутектің бақылаусыз қоспаларын көрсетеді.
Цинк оксиді екі тығыз байланысты алмаз тәріздес кристалдық құрылымнан тұрады: сфалерит және вурцит (1.1-сурет). Бір түрдің әр атомы төрт түрлі атоммен қоршалған. Тетраэдрлік координация сипаттамасы sp3 ковалентті байланыс үшін, бірақ та, бұндай материалдар байланыстың иондық сипаттамасына да ие бола алады [1]. Цинк оксиді сфалерит құрылымды метастабильді фаза болып табылады. Цинк конструкциясының құрылымы диагональ бойынша 90 градусқа жылжытылған екі беткі қабатты атомдар қабатынан тұрады. Гидростатикалық қысымның салыстырмалы түрде жоғары деңгейде қолданылуы кезінде вюрцит құрылымы тұз құрылымына айналады (1.1-сурет).

1.1-сурет - ZnО кристалдық құрылымы: а - тұзды тас, б - сфалерит, в - вюрцит [2]
Қалыпты жағдайда вюрцит құрылымы термодинамикалық тұрақтылық фазасы болып табылады және параметрі а болатын алтыбұрышты ұяшыққа ие (сурет 1.2), және қатынасы ca =1,633. Ол ондағы барлық элементтің атомдары бар екі өзарақйылысатын, тығыз орналасқан алтыбұрышты тор асты құрылымнан түрады. Олар c осі бойымен бір-біріне μ 38 = 0.375 қашықтықта орналасады. Әр тор асты бірлік ұяшығында төрт атом бар, әрбір Zn атомы төрт O атомымен және керісінше әрбір О атомы төрт Zn атомымен қоршалған [2].
1.2-сурет - Мырыш оксидінің кристалдық құрылымының схемалық көрінісі
Вюрцит құрылымында симметрия орталығы жоқ. Бұл c осі бойынша кристаллографиялық полярлықтың пайда болуын тудырады. 1.2 суретте оттегі және мырыш атомдарының қабатының осінің бағыты бойынша ауысуы көрсетілген. Бұл механизм (0001) және (000-1) ұяшықтары ибетіне оң және теріс зарядты пайда қылады. [3].
Цинк оксидінің, әсіресе фотолюминесценцияның оптикалық қасиеттері кристалдық құрылымды жетілдіруге және ішкі және сыртқы қоспалардың ақауларына тікелей байланысты. ZnO-ның PL спектрлерінде әдетте бөлме температурасында шеткі УК сәулеленуімен қатар, пайда болған ақаулармен байланысты бір немесе бірнеше көрінетін сәулелену жолақтары бар [4]. ZnO-дағы Экситонның Бор радиусы 2.34 нм құрайды, сондықтан шектеулі кванттық әсерлер тек өте аз наноқұрылымдарда көрінуі мүмкін, мысалы 1.1 нм радиусы бар наностержен [5].

Мырыш оксидінің наностержендерінің қолданылуы

Оптикалық таратқыштар
Тыйым салынған зона ені мен экситондардың байланыс күші (60 мВ) позволяет наблюдать стимулированное экситонное излучение в ближней УФ области при температурах выше комнтатной (до 550 K) [6].Мырыш оксидінен ультракүлгін аймақта жартылай өткізгіш лазерлер мен жарықдиодты жарықтандыру үшін перспективалық материал жасайды. Цинк оксидінің бұл қолданысы жоғары кристалды жақсартуды талап етеді, сондықтан бірегей өлшемді ZnO нанокристалдарының бірегей кристалдар болып табылуы үлкен қызығушылыққа ие [7]. Тағы бір артықшылығы - кинопленкалардың эпитаксиалды әдістерімен салыстырғанда ZnO nanorods қалыптастыру әдістерінің қарапайымдылығы.

Қытайша аударма
Наноөлшемді мырыш оксидінің наностержендері (ZnO) 1-100 нм аралығындағы бөлшектерден құралады. 21 ғасырдағы заман талабына сай жоғары функционалды бейорганикалық өнімдердің жаңа түрі болып табылады, оның тұрақтылық, флюоресценция, пьезоэлектрлік, ультракүлгін сәулелерді сіңіріп және шашырату сияқты қасиеттерін электр, магнетизм және сезімталдық қасиеттерімен қоса пайдалана отырып ультра күлгін экрандау материалдарын, суреттерді жазу материалын, пьезоэлектрлік материалдарды, варисторларды және катализаторлар, магниттік материалдар және пластикалық пленкалар жасау салаларында қолдануға болады.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.2 纳米氧化锌的制备
Мырыш оксидін дайындау әдістері үш категорияға бөлінеді: тікелей әдіс (АҚШ тәсілі), жанама әдіс (француз әдісі) және ылғалды химиялық әдіс. Қазіргі уақытта көптеген коммерциялық негізде болатын мырыш оксидтері негізінен тікелей немесе жанама әдістермен алынған өнімдер болып табылады, бөлшектердің мөлшері - микрондар, ал олардың беттік ауданы өте аз - бұл қасиеттер олардың қолдану өрістерін және әр түрлі өнімдердегі пайдалы қасиеттерін айтарлықтай шектейді.
1. сұйық фаза әдісі
Сұйық фазалық әдіс Сұйық фазадан тұндыру әдісі депте аталады. Ол сұйық күйдегі микроскопиялық бөлшектердің коагуляциясы нәтижесінде нанобөлшектерді туғызады. Бейорганикалық химиялық реакциялардың процестеріне сәйкес оны реакциялық емес тұндыруға және реактивті тұндыруға бөлуге болады.
Реакциялық емес тұндыру дегеніміз - физикалық үдерістер арқылы ерітіндінің қанығу дәрежесін арттыру сол арқылы ертіндінің бөліну шығу жылдамдығын арттыру болып табылады.
Реактивті тұндыру әдісі сұйық реагенттер арасындағы химиялық реакциядан пайдаланып, оңай ерімейтін бөлшектер немесе нано қосылыстар қалыптастырады.
2. Тікелей тұндыру әдісі
Бұл тәсілдің принципі - ерігіш мырыш тұзды ерітіндісіне тұндырғыш қосқаннан кейін (OH-, C2O42-, CO32- және т.б.), белгілі бір шарттар астында тұнба қалыптастырып ерітіндіден бөліп алу және аниондардан тазарту, тұнбаны термикалық ыдырату арқылы Nano-ZnO-ді алу болып табылады.
Әдетте қолданылатын тұндырғыштар құрамына NaOH, NH3 :: H2O, (NH4) 2CO3 және Na2CO3 жатады. Тұндырғыштардың ұқсамауына байланысты тұнбаларда, реакция механизмдеріде және ыдырау температурасы әр түрлі болып келеді. Шикізат ретінде ZnSO4-ні және тұндырғыш ретінде NaOH-ды пайдалану арқылы алынған нанобөлшектердің орташа мөлшерлері 12-ден 25 нм-ге дейін болады. Шикізат ретінде ZnSO4 және ZnCl2 -ді және тұндырғыш ретінде NH3·H2O-ды пайдалану арқылы мөлшерлері 18nm айналасында болған нано мырыш оксидін алуға болады. Шикізат ретінде NaHCO3 және NaNO3 -ді пайдалану арқылы орташа мөлшерлері 15～30nm айналасында болған наноөлшемді мырыш оксидін алуға болады. XRD-дың бақылауы арқылы ZnO алты жақты вюрцит құрылымды ал TEM нің бақылауы бойынша сфералық бөлшектер болады. Бұл әдіс қарапайым және қолайлы, өйткені жабдықтарға талап төмен, шығындар аз болып келеді. Бөлшектердің мөлшерінің таралуы кең және дисперсиялануы нашар, бөлшектер оңай қайта бірігіп кетеді.
3. Біркелкі тұндыру әдісі
Біртекті тұндыру әдісі аралық реакция өнімін пайдалана отырып ерітіндідегі кристалдық бөлшектерді баяу және біркелкі түрде босатып шығаратын әдіс. (осы уақытта қосылған тұндырғыш бірден тұнбалармен әрекеттеспейді, қайта химиялық реакция барысы арқылы ертіндіде біртіндеп тұндырғыш қалыптастырады).
Біркелкі тұндыру әдісінде, тұндыру сатысы бөлшектердің пішінін қалыптастырудың және ыдырату сатысы бөлшектердің мөлшерін басқарудың кілті болып табылады. Тек екеуін ұштастыра отырып жұмыс жасағандағана қалаған пішіндегі және мөлшердегі ZnO нанобөлшектерін ала аламыз.
4.Гидротермалдық әдіс
Гидротермалдық әдісінде реакция прекурсорларының еритін мырыш тұздары мен негіздерін құбырлы автоклавта орналастырып, реакция температурасы 300°С және жүйелік қысым 20 МПа шарт астында, орналастырылған мырыш тұздары мен негіздерініңтұнба тұзілу реакциясы және мырыш гидроксидінің дегидратациясы бір ыдыстың ішінде бірдей уақытта өтеді.

Егер қолданысы жайында жазғың келсе онда бояғыштармен сезімталдырылған күн батареяларын жасау тақырыбында жазу керек (қытайша материал тауып жатсаң қолданысы, жұмыс істеу принципі, схемасы, жасалу технологиясы, осы негіздегі күн батареяларының эффективтілігі)

2. ZnO-негізіндегі наностерженді массив бояғыштарымен сезімталданған күн батареялары

ZnO-негізіндегі наностержен массивтері фтормен(FTO) бекітілген SnO2 мөлдір, өткізгіш оксидінің әйнек субстраттары өндірісінде және бояғышты сезімтал күн батареяларын жасауда кең диапазондағы жартылай өткізгіштер ретінде пайдаланады.

Күн батареялары бұл ғасырдың ең перспективті қалпына келетін энергетикалық технологиясы болып табылады, себебі ол экологиялық мәселелерді және энергия тапшылығын шеше алады. Бейорганикалық жартылай өткізгіштерді зерттеу обьектісі еткен бояғыштармен сезімталдандырылған күн батареялары（DSSC）өзіне тән арзан өзіндік құны және орасан зор даму болашағы тұрғысында дәстүрлі тұрақты күйдегі құрылғылардың орнын басады деп күтілуде. DSSC батареясының өнімділігінде маңызды факторы электрондарды тасымалдау болып табылады. фотоэлектродтың өзара қозғалысы кезінде электрондар 103-тен 106-нанометрлік бөлшектерді басып өтуі мүмкін [1]. Нанобөлшектер пленкасының ретсіз құрылымы қалыптастырылған еркін электрондардың шашырағыштығы артуынан электрондардың қозғалғыштығы төмендейді, оның ерекшелігі электрондарды кристалдар шекарасындағы нанобөлшектер арасында қайта жинайды[2]. наностержен тасымалдаушылардың тез жинақтауын қамтамасыз етеді және құрылғыны құрайтын наностержендер үшін жарық көзінен өткізгіш субстратқа дейінгі қысқа жолмен қамтамасыз етеді. Бұл кристалл бөлшектерінің аз болуына байланысты тасымалдау кезінде фотогреагентті заряд тасымалдаушыларға байланысты электрондық рекомбинацияның жоғалуын айтарлықтай азайтады. Сонымен қатар, кристалды таяқшаның электронды тасымалдауының бірнеше жылдам тізбектері кездейсоқ поликристалды желілер арқылы перколяцияға қарағанда жылдам болады деп болжанып отыр [3].

2.1Әдіс
ZnO наностержен массивтері FTO субстраттарының химиялық синтезі болып табылады. Процесс екі қадамды қамтиды, біріншіден, мырыш ацетаты ерітіндісі сығымдау арқылы субстратқа төгіледі, содан кейін нанокристалдық дәндерді субстратта қалыптастыру үшін субстрат кептіріледі. Содан кейін нанокристал дәндерін ZnO наностержендеріне перпендкуляр етіп Zn (NO3) 2 дәндерінің кристаллдары бар прекурсорлық ерітіндіге батырылады, сонымен қатар әр түрлі өсу аралығындағы температурасы110°C, 0,80М натрий гидроксиді ерітіндісіне батырылды.

2.2Сипаттау
Сынаманың кристалды құрылымы, рентгендік дифракциямен (XRD, RIGAKU RINT 2100) бағаланды. Дайындалған материалдың микроқұрылымын сканерден өткізетін электрондық микроскоп арқылы (SEM, JEOL JSM-6500FE)зерттеледі.

2.3 бояғыштарымен сезімталданған күн батареяларын өлшеу

ZnO электродын 0,3 миллитр (II) т-бутанол (N719, Solaronix)ацетонитрил (1:1, көлем%) бояғыш ерітіндісінде матырылады. Электродтар ацетонитрилмен жуылады, кептіріледі және фотовольтаикалық қасиеттерді өлшеу үшін қолданылады. Электролиттік құрамы ацетонитрилдегі 0,6М диметилпропил йодид, 0,1М литий йодид (LII), 0,05М йод (I2) және 0,5М 4-трет-бутилпиридин қатарлы заттар болып табылады.

3.Нәтижелер және талқылау [4]

3.1 Сипаттау нәтижесі
1-сурет FTO субстратында өсірілген ZnO наностержені массивінің типтік SEM кескінін көрсетеді. Төмен еселі микроскопиялық кескіндер(A,C) субстрат аймағында едәуір көлемде біркелкі өскен ZnO наностержендерінің ретті тығыз орналасқан кескінін береді.

Жоғары еселі үлкейтілген микроскопиялық кескіннен(D) жоғары дәлдіктегі алтыбұрышты жазық бетті мырыш оксиді наностержендерінің Субстрат бетінде біркелкі өскенін байқауға болады. Наностержен тобының көлденең қимасының кескіні(B) ZnO-ның субстраттың бетінетінде перпендкуляр өсуіп жетілетінін көрсетеді. Бұл жұмыста, ZnO наностержендерінің үлкен көлемде өсуі бұл әдістің ZnO наностержендерін көп мөлшерде өндіруде қолдануға лайық екенін білдіреді.

1-сурет. ZnO наностерженінің(A) SEM кескінінде FTO субстратының қиғаш көрінісі, (В)қырынан қарағандағы көрінісі, (С)төмен еселі үлғайтылған тура кескіні, (D) Микроскопта жоғары еселі үлғайтылған тура кескіні.

XRD арқылы өсірілген ZnO наностержен кристалдануы зерттелді. Рентгендік дифракцияның типтік үлгісі 2-суретте көрсетілген. Утеззит ZnO жазықтық шыңының (002) қарқындылығы әлдеқайда күшті және басқа кристалдардың дифракциялық шыңдары жоғалып кетеді немесе өте әлсіз, бұл ZnO наностержен C осінің бойымен өсіп тік субстратты қалыптастырады.

Бұдан сырт, мырыш оксиді наностержендерінің ұзындығын реакция уақытын бақылауда үстау арқылы қалағанша өзгертуге болатындығы анықталды. Наностерженнің ұзындығы 2,6-дан 4,0-ге және 5,1-ге дейін өскенде, реакция уақыты 1сағаттан 2 және 4сағатқа дейін өседі. Көп сатылы өсу барысында жалпы реакция уақыты 18 сағат болғанда, наностержен ұзындығын 10,8 микронға дейін арттыруға болады.

2-сурет, FTO субстратының XRD режимі және ZnO наностержені массивінің FTO режимі

3.2 ZnO-негізіндегі наностерженді массив бояғыштарымен сезімталданған күн батареялары сипаттамалары

3-суретте ZnO наностержен массивтерінің әр түрлі қалыңдығына ендірілгенN719 бояғыштарының жұту спектрлері көрсетілген.

Бірдей максимумдағы барлық үлгілер 308, 377 және 511 нм аралықтарында болады. Пленканың қалыңдығы азайған сайын, N719 үшін жұтылу шыңының қарқындылығыда азая бастайды, бұл пленкадағы жұқа бөліктерге сіңірілетінін бояғыштардың мөлшері аз екенін көрсетеді.

3-сурет. N719 бояғышмен қаныққан әр түрлі ұзындықтағы ZnO наностержен массивтері пленкаларының сіңірілу спектрі: (a) 2,6 микрон, (б) 4,0 мкм, (в) 5,1 мкм және (г) 10,8 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.