The predicted exciton size of ZnO i

The predicted exciton size of ZnO is about 6 nm, its bulk band gap energy is ≈3.37 eV corresponding to an absorption threshold at ≈370 nm [1]. So, as particles grow up to sizes of about 6 nm, the wavelength of the absorption edge will be red-shifted to the bulk value. However, the mechanisms controlling the ZnO nanocrystal growth in the colloidal systems are not yet clearly understood.

During the last decades, a renewed interest in the synthesis of ZnO Q-dot with tunable size by using an easy and inexpensive sol-gel route has emerged [5], [6], [7], [8], [9] and [10]. A very easy sol-gel route to synthesize zinc oxide nanocrystals was proposed by Spanhel and Anderson in the 1990s [11]. This is a two-step route: the first one consisting of thermal dehydration of zinc acetate in ethanol and the formation of a cyclic tetramer of zinc oxy-acetate [12], the second step consists of inducing the polycondensation of this precursor, giving rise to zinc oxide nanoparticles [13] and [14]. The particle size of the initial sol can be tuned from 3.5 to 5.5 nm by aging of the colloids [9], [14], [15] and [16].

Some time ago, we reported the first UV–Vis and EXAFS coupled monitoring of the time evolution of Zn-based species formed during aging of ethanolic zinc oxy-acetate precursor in the presence of LiOH [7] and [10]. The increasing amount of ZnO Q-dot is evidenced by the increase in the excitonic peak intensity and also by the EXAFS oscillation structuration. Moreover, the formation of large particles was evidenced by the increase in light scattering, while the EXAFS spectra revealed the formation of zinc hydroxide double salt (Zn-HDS) [7]. The time evolution of EXAFS spectra allowed us to show that the amounts of ZnO Q-dot and of precursor decrease while the amount of the Zn-HDS increases as a result of the reaction between ZnO nanoparticles and unreacted zinc oxy-acetate [10]. As the dissolution of ZnO and the reprecipitation of Zn-HDS are induced by the gradual release of water mainly produced by ethanol esterification, to maximize the reaction yield for the formation of ZnO Q-dot the amount of water has to be very well controlled to hinder the formation of the Zn-HDS phase [17] and [18].

The Ostwald ripening is the most frequent mechanism used to describe ZnO particle growth [14] and [19] which is based on the larger solubility of the smaller particles as predicted by the Ostwald-Freundlich equation used in the coarsening theory (LSW) developed by Lifshitz [20], Slyozov and Wagner [21]. Accordingly, the small particles undergo dissolution and the dissolved atoms re-precipitate at the surface of larger particles. Then, particles smaller than the average size will disappear, while the larger ones will become bigger and bigger, following a cubic power law dependency of particle radius (R) with time (t): R3 ∝ t. Other mechanism is the grain coalescence induced by grain re-orientation proposed from transmission electron microscopy observation of colloids nanocrystals [22]. According to this model the rotation of grains among neighbouring grains results in a coherent grain-grain interface (the grains assume the same crystallographic orientation), which leads to the coalescence of neighbouring grains forming a single larger grain.

Taking into account for the relevant features just reviewed, this article proposes to give experimental evidence of the universality of main steps involved in the process of ZnO nanoparticles formation and growth. In this way we revisit the effect of the alkali base (LiOH, NaOH, KOH) used to induce the sol-gel reaction in order to unfold the ZnO Q-dot formation mechanisms by using simultaneous time resolved monitoring of zinc species and Q-dot size by combining EXAFS and UV–Vis spectroscopy.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ขนาด exciton คาดการณ์ของ ZnO มีประมาณ 6 nm จำนวนมากแถบช่องว่างพลังงานเป็น ≈3.37 eV ที่สอดคล้องกับขีดจำกัดการดูดซึมที่ ≈370 nm [1] ดังนั้น เป็นอนุภาคเติบโตขนาดประมาณ 6 nm ความยาวคลื่นดูดซึมขอบจะเป็นสีแดงเลื่อนค่าจำนวนมาก อย่างไรก็ตาม กลไกการควบคุมการเจริญเติบโต nanocrystal ZnO ในระบบ colloidal จะไม่ได้เข้าใจได้อย่างชัดเจนในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา เป็นดอกเบี้ย renewed ในการสังเคราะห์ของ ZnO Q-จุดที่สามารถปรับขนาดโดยใช้กระบวนการผลิตง่าย และราคาไม่แพงลเจได้โผล่ออกมา [5], [6], [7], [8], [9] และ [10] เส้นทางสะดวกลเจสังเคราะห์ nanocrystals สังกะสีออกไซด์ถูกเสนอ โดย Spanhel และแอนเดอร์สันในปี 1990 [11] นี้เป็นกระบวนการสองขั้นตอน: คนแรกคายความร้อนของสังกะสี acetate ในเอทานอลและการก่อตัวของเป็น tetramer ทุกรอบของสังกะสี oxy-acetate [12], ขั้นตอนสองประกอบด้วยชัก polycondensation ของสารตั้งต้นนี้ ทำให้เกิดการเก็บกักสังกะสีออกไซด์ [13] และ [14] สามารถปรับแต่งขนาดอนุภาคของโซลเริ่มต้นจาก 3.5 เป็น 5.5 nm โดยอายุของของคอลลอยด์ [9], [14], [15] และ [16]เวลาที่ผ่านมา เรารายงานแรก UV – Vis และ EXAFS คู่ตรวจเวลาวิวัฒนาการของสายพันธุ์ที่ใช้ Zn ที่เกิดขึ้นในระหว่างอายุของสังกะสี ethanolic oxy acetate สารตั้งต้นใน LiOH [7] และ [10] จำนวนเพิ่มขึ้นของ ZnO Q-จุดหลักฐาน โดยการเพิ่มขึ้นของความเข้มสูงสุดที่ excitonic และยังการ structuration สั่น EXAFS นอกจากนี้ การก่อตัวของอนุภาคขนาดใหญ่ประจักษ์ โดยการเพิ่มแสงโปรย ในขณะที่สเปกตรัม EXAFS เผยการก่อตัวของสังกะสีไฮดรอกไซด์คู่เกลือ (Zn-HDS) [7] เวลาวิวัฒนาการของสเปกตรัม EXAFS อนุญาตให้เราแสดงว่า ปริมาณของ ZnO Q-จุด และ ของสารตั้งต้นลดลงในขณะที่ Zn-HDS จำนวนเพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่าง ZnO เก็บกักและสังกะสี unreacted oxy-acetate [10] เป็นของ ZnO และ reprecipitation ของ Zn HDS จะเกิดจากการค่อย ๆ ปล่อยน้ำส่วนใหญ่ผลิต โดยเอทานอล esterification เพื่อเพิ่มผลผลิตของปฏิกิริยาสำหรับการก่อตัวของ ZnO Q จุด น้ำมีการควบคุมดีกีดขวางการก่อตัวของเฟส Zn HDS [17] และ [18]อ.สุกคือ กลไกบ่อย ๆ ใช้เพื่ออธิบายการเจริญเติบโตของอนุภาค ZnO [14] และ [19] ซึ่งอ้างอิงละลายใหญ่กว่าอนุภาคขนาดเล็กเป็นการทำนายโดยสมการของ Freundlich อ.ที่ใช้ในทฤษฎี coarsening (LSW) พัฒนา โดย Lifshitz [20], Slyozov และวากเนอร์ [21] ตาม อนุภาคขนาดเล็กได้รับการสลายตัว และอะตอมละลายน้ำตกตะกอนที่พื้นผิวของอนุภาคขนาดใหญ่อีกครั้ง แล้ว อนุภาคขนาดเล็กกว่าขนาดจะหายไป ในขณะที่มีขนาดใหญ่จะกลายเป็นขนาดใหญ่ และขนาด ใหญ่ ตามที่อ้างอิงกฎหมายลูกบาศก์พลังงานของอนุภาครัศมี (R) กับเวลา (t): R3 α t กลไกอื่นคือ coalescence ของเมล็ดที่เกิดจากเมล็ดแนวใหม่จนสังเกตชาวดัตช์ส่งของคอลลอยด์ nanocrystals [22] ตามแบบจำลองนี้ การหมุนของธัญพืชในหมู่ใกล้เคียงธัญพืชผลในเมล็ดธัญพืชสอดคล้องอินเทอร์เฟซแบบ (เมล็ดสมมติ crystallographic แนวเดียวกัน), ซึ่งนำไปสู่ coalescence ของธัญพืชที่ขึ้นรูปเม็ดเดียวขนาดใหญ่ใกล้เคียงคำนึงถึงคุณลักษณะที่เกี่ยวข้องที่ทานเพียง บทความเสนอให้ทดลองหลักฐานสากลของขั้นตอนหลักที่เกี่ยวข้องในกระบวนการก่อตัวการเก็บกักของ ZnO และเจริญเติบโต วิธีนี้เรากลับผลของด่างฐาน (LiOH, NaOH เกาะ) ใช้เพื่อก่อให้เกิดปฏิกิริยาลเจเพื่อแฉกลไกการก่อตัวของ ZnO จุด Q โดยพร้อมกันเวลาแก้ไขตรวจสอบพันธุ์สังกะสีและจุด Q ขนาด โดยรวมสเปกโทรสโก EXAFS และ UV – Vis

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ที่คาดการณ์ขนาด exciton ของซิงค์ออกไซด์ประมาณ 6 นาโนเมตรเป็นกลุ่มพลังงานวงช่องว่างของมันคือ≈3.37 eV สอดคล้องกับเกณฑ์การดูดซึมที่≈370นาโนเมตร [1] ดังนั้นเป็นอนุภาคที่เติบโตขึ้นมาให้มีขนาดประมาณ 6 นาโนเมตรความยาวคลื่นของขอบการดูดซึมจะเป็นสีแดงจะขยับค่าจำนวนมาก แต่กลไกการควบคุมการเจริญเติบโต nanocrystal ซิงค์ออกไซด์ในระบบคอลลอยด์จะไม่เข้าใจเลยอย่างชัดเจน.

ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาความสนใจในการสังเคราะห์ของ ZnO Q-dot มีขนาดพริ้งโดยใช้ที่ง่ายและราคาไม่แพงเส้นทางโซลเจลได้โผล่ออกมา [5] [6] [7] [8] [9] และ [10] ง่ายมากที่เส้นทางโซลเจลสังเคราะห์สังกะสีออกไซด์นาโนคริสตัลถูกเสนอโดย Spanhel และเดอร์สันในปี 1990 [11] นี่คือเส้นทางที่สองขั้นตอน: ครั้งแรกที่หนึ่งประกอบด้วยการคายน้ำความร้อนของอะซิเตทสังกะสีในเอทานอลและการก่อตัวของ tetramer วงจรของสังกะสี Oxy-acetate [12] ขั้นตอนที่สองประกอบด้วยกระตุ้นให้เกิดการควบแน่นของสารตั้งต้นนี้ให้เพิ่มขึ้น เพื่ออนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ [13] และ [14] ขนาดอนุภาคของโซลเริ่มต้นสามารถปรับ 3.5-5.5 นาโนเมตรตามอายุของคอลลอยด์ม [9] [14] [15] และ [16].

บางเวลาที่ผ่านมาเรามีการรายงานครั้งแรก UV-Vis และ EXAFS คู่ การตรวจสอบของเวลาวิวัฒนาการของสายพันธุ์สังกะสีที่เกิดขึ้นในช่วงอายุของเอทานอลสังกะสี Oxy-acetate สารตั้งต้นในการปรากฏตัวของ LiOH ม [7] และ [10] จำนวนเงินที่เพิ่มขึ้นของ ZnO Q-dot เป็นหลักฐานจากการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นสูงสุด excitonic และโดยการสั่น structuration EXAFS นอกจากนี้ยังมีการก่อตัวของอนุภาคขนาดใหญ่เป็นหลักฐานจากการเพิ่มขึ้นในการกระเจิงของแสงในขณะที่สเปกตรัม EXAFS เปิดเผยการก่อตัวของเกลือคู่สังกะสีไฮดรอกไซ (Zn-HDS) ส่วน [7] วิวัฒนาการเวลาของการ EXAFS สเปกตรัมให้เราสามารถแสดงให้เห็นว่าจำนวนของ ZnO Q-dot และการลดลงของสารตั้งต้นในขณะที่ปริมาณของการเพิ่มขึ้นของ Zn-HDS เป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์และสังกะสี unreacted Oxy-acetate ที่ [10] ขณะที่การสลายตัวของซิงค์ออกไซด์และ reprecipitation ของ Zn-HDS จะเกิดจากการเปิดตัวทีละน้อยของน้ำที่ผลิตส่วนใหญ่โดย esterification เอทานอลเพื่อเพิ่มผลผลิตการเกิดปฏิกิริยาการก่อตัวของ ZnO Q-dot ปริมาณน้ำที่จะต้องมีการควบคุมอย่างดีเพื่อ ขัดขวางการก่อตัวของ Zn-HDS เฟส [17] และ [18].

Ostwald สุกเป็นกลไกที่พบบ่อยที่สุดใช้เพื่ออธิบายการเจริญเติบโตของซิงค์ออกไซด์อนุภาค [14] และ [19] ซึ่งอยู่บนพื้นฐานการละลายขนาดใหญ่ของอนุภาคขนาดเล็ก ตามคำทำนายของสมการ Ostwald-Freundlich ใช้ในทฤษฎีอนุภาคนี้ (LSW) พัฒนาโดย Lifshitz [20], Slyozov และแว็กเนอร์ [21] ดังนั้นอนุภาคขนาดเล็กได้รับการสลายตัวและอะตอมที่ละลายในน้ำอีกครั้งตะกอนที่พื้นผิวของอนุภาคที่มีขนาดใหญ่ จากนั้นอนุภาคขนาดเล็กกว่าขนาดเฉลี่ยจะหายไปในขณะที่คนที่มีขนาดใหญ่จะกลายเป็นใหญ่และขนาดใหญ่ต่อไปนี้การพึ่งพาอำนาจกฎหมายลูกบาศก์ของอนุภาครัศมี (R) กับเวลา (T): R3 α T กลไกอื่น ๆ คือการเชื่อมต่อกันของเมล็ดข้าวที่เกิดจากเมล็ดพืชอีกครั้งการวางแนวทางที่นำเสนอจากการส่งผ่านอิเล็กตรอนสังเกตกล้องจุลทรรศน์ของคอลลอยด์นาโนคริสตัล [22] ตามรูปแบบนี้การหมุนของธัญพืชในหมู่เพื่อนบ้านธัญพืชผลในอินเตอร์เฟซเม็ดข้าวที่สอดคล้องกัน (ธัญพืชถือว่าการวางแนว crystallographic เดียวกัน) ซึ่งนำไปสู่การเชื่อมต่อกันของเพื่อนบ้านธัญพืชขึ้นรูปเป็นเม็ดขนาดใหญ่เดียว.

คำนึงถึงคุณลักษณะที่เกี่ยวข้อง การตรวจสอบเพียงแค่บทความนี้เสนอที่จะให้หลักฐานการทดลองของความเป็นสากลของขั้นตอนหลักที่เกี่ยวข้องในกระบวนการของการซิงค์ออกไซด์นาโนก่อตัวและการเจริญเติบโต ด้วยวิธีนี้เราทบทวนผลของฐานด่าง (LiOH, NaOH, เกาะ) ที่ใช้เพื่อก่อให้เกิดปฏิกิริยาโซลเจลเพื่อที่จะแฉกลไกการก่อ ZnO Q-dot โดยใช้เวลาพร้อมกันตรวจสอบการแก้ไขของสายพันธุ์สังกะสีและ Q-จุด ขนาดโดยการรวม EXAFS และ UV-Vis สเปกโทรสโก

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

exciton ทำนายขนาดของซิงค์ออกไซด์ประมาณ 6 nm ของกลุ่มช่องว่างแถบพลังงานเป็น≈ 3.37 EV ที่ต้องมีเกณฑ์ในการ≈ 370 nm [ 1 ] ดังนั้น อนุภาคโตขนาดประมาณ 6 nm ความยาวคลื่นของการดูดกลืนขอบจะเป็นสีแดงเปลี่ยนค่าขยะ อย่างไรก็ตาม กลไกการควบคุมไฟฟ้า nanocrystal การเจริญเติบโตในระบบคอลลอยด์จะยังไม่ชัดครับในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา มีการต่ออายุความสนใจในการสังเคราะห์สังกะสีออกไซด์ q-dot ที่มีขนาดแรงดันโดยใช้เส้นทางง่ายและราคาไม่แพง - มีชุมนุม [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] , [ 8 ] , [ 9 ] และ [ 10 ] เส้นทาง - ง่ายมากที่จะสังเคราะห์ nanocrystals สังกะสีออกไซด์ที่เสนอโดย spanhel แอนเดอร์สันในปี 1990 [ 11 ] นี่เป็นเส้นทางที่ 2 : คนแรกที่ประกอบด้วยน้ำความร้อนสังกะสีอะซิเตทในเอทานอลและการก่อตัวของไซคลิกอะซิเตตมีสังกะสีอ็อก [ 12 ] ขั้นตอนที่สองประกอบด้วยโดย polycondensation ของสารนี้ให้สูงขึ้นเพื่อซิงค์ออกไซด์นาโน [ 13 ] และ [ 14 ] ขนาดอนุภาคของ Sol เบื้องต้นสามารถปรับจาก 3.5 - 5.5 nm โดยอายุของคอลลอยด์ [ 9 ] , [ 14 ] , [ 15 ] [ 16 ]เวลาที่ผ่านมา เราได้รายงานครั้งแรกสำหรับ Vis exafs UV และคู่ตรวจสอบเวลาวิวัฒนาการของสังกะสีจากสังกะสีชนิดที่เกิดขึ้นในระหว่างอายุของยาอะซิเตต ( สารตั้งต้นในการปรากฏตัวของลิเทียมไฮดรอกไซด์ [ 7 ] และ [ 10 ] ปริมาณที่เพิ่มขึ้นของ ZnO q-dot เป็นหลักฐานโดยการเพิ่มความเข้มสูงสุด excitonic และ โดย exafs การสั่นของโครงสร้าง . ยิ่งไปกว่านั้น การก่อตัวของอนุภาคขนาดใหญ่เป็น evidenced โดยเพิ่มการกระจายแสง ในขณะที่ exafs สเปกตรัม พบการก่อตัวของสังกะสีไฮดรอกไซด์คู่เกลือ ( สังกะสี HDS ) [ 7 ] เวลาวิวัฒนาการของ exafs สเปกตรัมที่อนุญาตให้เราแสดงให้เห็นว่า ปริมาณซิงค์ออกไซด์และสารตั้งต้น q-dot ลดลงในขณะที่ปริมาณของสังกะสี HDS เพิ่มขึ้นเป็นผลจากปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ และเข้าสู่สังกะสีอ็อกอะซิเตท [ 10 ] เช่นการละลายของสังกะสีและสังกะสี reprecipitation Platform จะเกิดจากค่อยๆปล่อยน้ำส่วนใหญ่ผลิตโดยปฏิกิริยาเอสเทอริฟิเคชัน เอทานอล เพื่อเพิ่มผลผลิตของปฏิกิริยาการเกิดไฟฟ้า q-dot ปริมาณของน้ำได้เป็นอย่างดี ควบคุม ยับยั้งการก่อตัวของสังกะสี ชื่อเฟส [ 17 ] และ [ 18 ]ใน Ostwald สุกเป็นบ่อยที่สุด กลไกที่ใช้อธิบายอนุภาคซิงค์ออกไซด์การเจริญเติบโต [ 14 ] และ [ 19 ] ซึ่งจะขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคที่มีขนาดเล็กโดยเป็นที่คาดการณ์โดย Ostwald ซึ่งสมการที่ใช้ในทฤษฎี ( lsw หยาบกร้าน ) ที่พัฒนาโดย lifshitz [ 20 ] , slyozov และ Wagner [ 21 ] ดังนั้น อนุภาคขนาดเล็กผ่านและละลายตะกอนที่พื้นผิวของอะตอมเป็นอนุภาคที่มีขนาดใหญ่การละลาย แล้ว อนุภาคขนาดเล็กกว่าขนาดเฉลี่ยจะหายไป ในขณะที่คนที่มีขนาดใหญ่จะกลายเป็นใหญ่และขนาดใหญ่ , ต่อไปนี้การพึ่งพาอำนาจกฎหมายลบรัศมีของอนุภาค ( R ) กับเวลา ( t ) T : r3 ∝กลไกอื่น ๆที่เกิดจากการรวมตัวเป็นเม็ดเม็ดอีกครั้งจากการเสนอส่งกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบคอลลอยด์ nanocrystals [ 22 ] ตามรูปแบบการหมุนของเมล็ดของเมล็ดใกล้เคียงผลในอินเตอร์เฟซนี้เม็ดเม็ดติดต่อกัน ( เม็ดถือว่าทางทิศทางเดียวกัน ) ซึ่งนำไปสู่การรวมตัวของประเทศเพื่อนบ้านธัญพืชรูปเดี่ยวขนาดใหญ่ ลายไม้ถ่ายลงในบัญชีที่เกี่ยวข้องคุณสมบัติเพียงแค่พิจารณา บทความนี้นำเสนอเพื่อให้หลักฐานการทดลองของความเป็นสากลของขั้นตอนหลักที่เกี่ยวข้องในกระบวนการของการพัฒนาอนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ และการเจริญเติบโต ในวิธีนี้เราจะทบทวนผลของฐาน ( ลิเทียมไฮดรอกไซด์ด่าง , NaOH , เกาะ ) ใช้ในการกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาโซล - เจลเพื่อแฉ ZnO q-dot การพัฒนากลไกโดยใช้เวลาพร้อมกันแก้ไขตรวจสอบชนิดสังกะสีและ q-dot ขนาดโดยรวม exafs และ UV - vis สเปคโตรสโคปี