Optymalizacja warunków otrzymywania kropek kwantowych metodą SILAR

• Autorzy: Trenczek-Zając A. , Łącz A. , Ziąbka M. , Radecka M.

Warianty tytułu

EN

Optimization of the conditions for receiving quantum dots by the SILAR route

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu otrzymania kropek kwantowych PbS i CdS zastosowano metodę adsorpcji kolejnych warstw jonów i reakcji (SILAR) z wykorzystaniem roztworów siarczku(II) sodu, azotanu(V) ołowiu(II) i siarczanu(VI) kadmu na bazie wody destylowanej lub metanolu. Zastosowano stężenia z zakresu 0,001-0,1 M oraz liczbę cykli osadzania zmieniającą się w granicach 5-15. Obecność poszczególnych pierwiastków w otrzymanych strukturach potwierdzona została analizą widma EDS. Na podstawie wyników XRD stwierdzono, że zarówno PbS jak i CdS krystalizują w układzie regularnym. Analiza zdjęć otrzymanych metodą SEM pozwoliła na określenie zależności pomiędzy parametrami procesu SILAR, takimi jak stężenie roztworów prekursorów, liczba cykli osadzania i rodzaj rozpuszczalnika, a rozmiarem nanostruktur PbS i CdS. W przypadku obu siarczków, zastosowanie roztworów wodnych prekursorów o stężeniu nie przekraczającym 0,01 M stwarza warunki do krystalizacji pojedynczych kropek kwantowych, których rozmiar rośnie wraz ze wzrostem stężenia. Analogiczne zależności obserwowane są w przypadku zwiększania liczby cykli, bez względu na rodzaj rozpuszczalnika. Stosowanie roztworów wodnych o większym stężeniu (≥ 0,1 M) prowadzi do częściowej aglomeracji. Zmiana rozpuszczalnika na metanol pozwala na zmniejszenie rozmiaru nanostruktur.

EN

In order to deposit quantum dots of PbS and CdS successive ionic layer adsorption and reaction, SILAR route was employed. Water- and methanol-based solutions of sodium sulfide(II), lead(II) nitrate and cadmium sulfate were used. A concentration of solutions varied from 0.001-0.1 M and a number of cycles changed from 5-15. The EDS analysis confirmed the presence of sulphur and lead or cadmium in the obtained structures. Based on the XRD results it was found that both PbS and CdS crystallizeed in the cubic structure. SEM images allowed us to determine the relationship between size of deposited QDs and SILAR parameters such as the solution concentration, the number of cycles and the solvent type. In the case of both sulphides, deposition from the water-based solutions of concentrations up to 0.01 M creates the conditions suitable for crystallization of individual QDs. Along with the increase in the solution concentration the size of QDs increases. Similar effects are observed in case of the increase in the number of cycles regardless of the solvent type. The usage of more concentrated solutions (≥ 0.1 M) leads to partial agglomeration. Changing the solvent to methanol leads to smaller nanostructures.

Słowa kluczowe

PL

SILAR; kropka kwantowa; CdS; PbS

EN

SILAR; quantum dot; CdS; PbS

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 66, nr 1
• Strony: 49--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Trenczek-Zając A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCN, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Łącz A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCN, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Ziąbka M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCiMO, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Radecka M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, KCN, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Ruhle, S., Shalom, M., Zaban, A.: Quantum-dot-sensitized solar cells, Eur. J. Chem. Phys. Phys. Chem., 11, (2010), 2290-2304.
• [2] Baker, D. R., Kamat, P. V.: Photosensitization of TiO2 nanostructures with CdS quantum dots: particulate versus tubular support architectures, Adv. Func. Mater., 19, (2009), 805-811.
• [3] Eres, G., Rouleau, C. M., Yoon, M., Puretzky, A. A., Jackson, J. J., Geohegan, D.B.: Model for self-assembly of carbon nanotubes from acetylene based on real-time studies of vertically aligned growth kinetics, J. Phys. Chem. C, 113, (2009), 15548-15552.
• [4] ICDD: 03-065-9496, PDF.
• [5] Chengcheng Liu, Zhifeng Liu, Yabin Li, Jing Ya, Lei E, Li An: CdS/PbS co-sensitized ZnO nanorods and its photovoltaic properties, Appl. Surf. Sci., 257, (2011), 7041-7046.
• [6] Cai, F-G., Yang, F., Xi, J.-F., Jia, Y.-F., Cheng, C.-H., Zhao, Y.: Ultrasound effect: Preparation of PbS/TiO2 heterostructure nanotube arrays through successive ionic layer adsorption and the reaction method, Mater. Lett., 107, (2013), 39-41.
• [7] ICDD: 01-075-1545, PDF.
• [8] ICDD: 00-010-0454, PDF.
• [9] Aziziankalandaragh, Y., Muradova, M. B., Mammedova, R. K., Khodayari, A.: Growth process and investigation of some physical properties of CdS nanocrystals formed in polymer matrix by successive ionic layeradsorption and reaction (SILAR) method, J. Cryst. Growth, 305, (2007), 175-180.
• [10] Adamson, A. W., Gast, A. P.: Physical chemistry of surfaces, Wyd. Wiley, (1997).
• [11] Atkins, P. W.: Chemia fizyczna, Wyd. PWN, (2001).
• [12] Atkins, P. W., Beran, J. A.: General chemistry, Wyd. ACS, (1992).