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Aug 04, 2023

흥미로운 물리화학적 특성과 CO의 영향

과학 보고서 13권,

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7595(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

ZnS 나노와이어가 포함된 초상자성 N 도핑 산화 그래핀(GO)은 수처리 및 생물의학 응용을 위해 희석된 양의 Ga, Cr, In 및 Al 이온을 도핑하여 1단계 열수 방법으로 합성되었습니다. 이 실험에서는 그 특성을 향상시키기 위해 ZnS 나노와이어에 2%의 Ga3+, In3+ 및/또는 Al3+가 2% Cr 이온과 함께 코도핑되었습니다. In0.02Cr0.02Zn0.96S 조성의 나노복합체는 다른 공동 도핑된 나노복합체보다 광촉매 효율이 더 좋습니다. In(준금속)과 Cr(전이 금속 이온)은 광촉매 활성에 유익한 자기 특성을 증가시키는 최상의 조합입니다. 합성된 나노복합체 재료는 X선 회절, EDAX를 사용한 전계 방출 주사 전자 현미경(FESEM), 진동 시료 자력계(VSM), UV-Vis, X선 광전자 분광법(XPS) 및 형광 분광법과 같은 여러 기술로 특성화되었습니다. . 흥미로운 자기 특성과 광촉매 특성의 상관관계도 논의됩니다. XPS는 표면 결함, 상 변환 및 나노복합체에 존재하는 화학 성분의 특성을 탐지하는 데 사용되었습니다. 프랭켈 결함과 치환 결함은 형광(FL) 분광법으로 측정된 광촉매 활성에 직접적인 영향을 미칩니다. FL 및 XPS는 Cr 및 In 코도핑된 복합재의 결함 비율이 더 높기 때문에 광촉매 효율이 94.21%에 달함을 보여줍니다.

지난 10년 동안 그래핀 옥사이드(GO)1,2,3,4,5와 3D 금속 또는 희토류 금속, 비금속 및 준금속의 공동 도핑은 성능 향상에 핵심적인 역할을 하기 때문에 엄청난 주목을 받아왔습니다. 인장 강도, 이동성, 전도도, 밴드갭, 유연성, 열 및 화학적 안정성, 영률, 광학 투명성, 높은 전기 전도성, 생산에 바람직한 등과 같은 산업에 적용 가능한 물리적 특성입니다.6,7. 황화아연(ZnS)은 II-VI족 반도체 광촉매로 나노 크기에서 여러 형태로 나타나고, 우수한 물리적 특성을 나타내며, 독특한 광촉매 특성을 갖고 있어 폭넓게 연구되어 왔다. 그러나 ZnS8,9에서 Cr3+ 이온과 함께 치환되는 것에 대한 문헌 보고는 거의 없습니다. Cr(VI)은 중금속이며 독성이 강한 반면, Cr(III)은 독성이 없고 인체에 유용합니다. 따라서, 그 외에도 그래핀 옥사이드 나노시트를 사용하여 순수 ZnS의 밴드갭을 UV 영역에서 가시광선 영역으로 조정하여 더 많은 태양 에너지를 활용했습니다. TiO2는 가장 일반적으로 사용되는 나노구조 물질입니다11. 그러나 환경 응용 분야에서 순수 ZnS는 TiO212보다 광 캐리어 생성에 있어 이론적 효율성이 더 높습니다. 게다가, 공치환된 반도체의 나노결정은 순수한 나노결정 물질에 비해 새로운 기술 응용을 부여하는 더 나은 능력을 갖고 있으며 다양한 특성에 유리합니다. 공동 치환은 광촉매의 특성을 개선하는 데 사용되는 호스트 나노결정에 도핑되는 단일 금속/비금속/준금속보다 더 효과적인 도구라는 것이 명시적으로 확증되었습니다13. 원칙적으로 금속 황화물과 그래핀 금속 황화물 나노복합체의 형태, 구조적 결함 및 표면 결함은 수송 특성, 화학적 및 열적 안정성, 여기자 운동을 제어하는 ​​데 중요한 역할을 합니다. Suvanka Dutta et al.14 및 Gajendiran et al.15은 준비된 시료의 균질성 및 단결정 시료보다 혼합 형태의 특성이 가장 중요하다고 보고했습니다.

표 1S(EIS)에 제시된 데이터에서 공동 도핑된 ZnS가 단일 금속 도핑된 ZnS 나노물질보다 더 나은 결과를 갖는다는 것이 분명합니다. 본 연구는 GO로 장식된 ZnS 나노와이어와 그 광촉매 특성에 대한 2% Cr3+ 이온과 함께 2% Ga3+/In3+/Al3+ 이온의 공동 도핑 효과에 중점을 둡니다. ZnS 격자에 메탈로이드를 공동 도핑한 후 더 높은 광촉매 염료 분해 효율로 인해 더 많은 결함이 형성되었으며, 광촉매 활성 효율에 대한 결함의 직접적인 영향에 대해 자세히 논의합니다.