Fabricação e caracterização de Nano-Clips de ZnO pelo processo mediado por poliol

Resumo

Nanoclips de ZnO com melhor monodispersão foram preparados com sucesso usando hidrato de acetato de zinco (Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O) como fonte de Zn e etilenoglicol (EG) como solvente por um processo de poliol de rota baseado em solução simples. O efeito da concentração da solução na formação de nanoclips de ZnO foi investigado profundamente. Primeiro provamos que 0,01 M Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O pode reagir com EG sem adição de água ou alcalina, produzindo nanoclips de ZnO com estrutura de wurtzita policristalina a 170 ° C. Os nanoclips de ZnO sintetizados contêm muitos nanocristais agregados (~ 5 a 15 nm) com alta área de superfície específica de 88 m ² / g. As formas dos nanoclips de ZnO basicamente se mantêm constantes com cristalinidade aprimorada após o recozimento a 400-600 ° C. A concentração de solução mais baixa e pequena quantidade de H ₂ O desempenha um papel decisivo na formação de nanoclips de ZnO. Quando a concentração da solução é ≤ 0,0125 M, as reações de complexação e polimerização entre Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O e EG predominam, elaborando principalmente nanoclips de ZnO. Quando a concentração da solução é ≥ 0,015 M, as reações de alcoólise e policondensação de Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O e EG tornam-se dominantes, levando à formação de partículas de ZnO com formas esféricas e elípticas. O possível mecanismo de crescimento baseado em uma competição entre complexação e alcoólise de Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O e EG foi proposto.

Histórico

O óxido de zinco (ZnO) com uma banda larga direta de 3,37 eV e uma grande energia de ligação de excitação de 60 meV tem atraído grande atenção nos últimos anos, devido às suas aplicações em fotocatalisadores, células solares e dispositivos elétricos e ópticos [1,2 , 3,4,5,6,7,8,9,10]. O ZnO tem nanoestruturas extremamente abundantes, como nanoesferas, nanobastões, nanofios e nanoflores [11,12,13,14,15,16]. Vários métodos de síntese têm sido utilizados para produzir nanoestruturas de ZnO [17,18,19,20,21,22]. Entre esses métodos, o processo de poliol baseado em solução exibe vantagens esplêndidas na preparação de compostos inorgânicos (metal, óxido, hidroxiacetato) devido às características exclusivas dos solventes, como alto ponto de ebulição (até 250 ° C) e complexação, redução e surfactante propriedades, além de seu caráter anfiprótico [23,24,25]. Nas últimas décadas, nanopartículas de ZnO com vários tamanhos e morfologias derivadas da abordagem mediada por poliol foram estudadas extensivamente. Os parâmetros de processamento do poliol, temperatura e concentração de reação, ânion, hidrólise ou razão alcalina e aditivo têm grande influência no tamanho e morfologia das partículas de ZnO [11,12,13,14,15,16,17,18,19, 20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31]. As partículas esféricas de óxido com o tamanho de 20-500 nm são morfologias frequentes ao usar etilenoglicol (EG) como solvente e Zn (OAc) ₂ · 2H ₂ O como fonte de Zn [23, 28, 30]. O comportamento de agregação das unidades nanocristais de ZnO para formar esferas policristalinas foi confirmado [18, 24, 26, 27].

Neste trabalho, preparamos com sucesso nanoclips de ZnO pela primeira vez pelo processo simples de poliol com hidrato de acetato de zinco (Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O, n <2) e EG sem H ₂ adicional O ou outros aditivos. O efeito da concentração da solução na morfologia foi investigado profundamente e o possível mecanismo de crescimento foi proposto.

Métodos

Todos os reagentes eram de grau analítico e usados ​​sem purificação adicional. 9,2 mg de hidrato de acetato de zinco (Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O, n <2) foi dissolvido em 5 mL de etilenoglicol (EG) para obter uma solução incolor de cerca de 0,01 mol / L (M). A solução foi então aquecida em uma placa quente a 170 ° C sob agitação magnética por 1-3 h. A solução começou a ficar turva após 6 ~ 7 min com a formação de flocos leitosos. Enquanto a reação terminava, o precipitado foi centrifugado, lavado várias vezes a 2.000-3.000 rpm com etanol e água desionizada (proporção de volume de 4:1) e seco em temperatura ambiente durante a noite para caracterização estrutural e morfológica. Algumas amostras também foram recozidas a 400 e 600 ° C por 2 h em um forno tubular com uma taxa de rampa de 2 ° C / min no ar. As soluções com vários Zn (OAc) ₂ · NH ₂ As concentrações de O de 0,005, 0,125, 0,015, 0,05 e 0,2 M também foram preparadas para investigar o efeito da concentração da solução.

A cristalinidade e as fases das amostras foram avaliadas por um difratômetro de raios X (D / max 2000, Rigaku) ​​com radiação Cu kα ( λ =1,5405 Å). As observações morfológicas foram realizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV; Quanta ™ 50, FEI) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM; Tecnai G2 F20, Philips). A estabilidade térmica das amostras preparadas foi caracterizada por análises termogravimétricas de gravidade térmica diferencial (TG-DTG; STA 409 PC, Netszch) no fluxo de ar com uma taxa de aquecimento de 20 ° C / min. Os espectros de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) de amostras conforme preparadas e recozidas foram coletados em 4000–400 cm ^{- 1} intervalo com um espectrômetro FTIR (FTIR; Spectrum, PerkinElmer) usando pelotas de KBr pressionadas. A área de superfície específica de Brunauer-Emmett-Teller (BET) foi estimada pelo aparelho de área de superfície (TriStar-3000, Micromeritics). Além disso, a propriedade óptica da amostra recozida também foi medida por meio de um espectrofotômetro de raios ultravioleta-visível-infravermelho próximo (UV-visível-NIR) (UV-3600, Shimadzu).

Resultados e discussão

Morfologia de ZnO Nano-Clips

Com base em algumas literaturas [23, 28, 30], nanopartículas de ZnO com formas esféricas ou elípticas podem ser formadas em solvente EG usando Zn (OAc) ₂ · 2H ₂ O como fonte de Zn a 160 ou 198 ° C. No entanto, sob nossas condições de processamento de 5 mL 0,01 M Zn (OAc) ₂ · NH ₂ Solução O à temperatura de reação de 170 ° C, 2 h sem adição de H ₂ adicional O, ZnO nanoclips com melhor monodispersão foram fabricados pelo processo de poliol simples, como mostrado na Fig. 1. As amostras preparadas exibem uma morfologia semelhante a um clipe claro com uma grande quantidade de clipes e ligeiras nanopartículas (Fig. 1a). Após o recozimento a 600 ° C, a morfologia basicamente se mantém inalterada (Fig. 1b). Também realizamos observações de TEM e TEM de alta resolução (HRTEM) em amostras de ZnO recozidas a 400 ° C, como pode ser visto na Fig. 1c. E a morfologia do nanoclipe pode ser observada novamente. Com base nas imagens HRTEM de ampliação local de amostras de 400 ° C, pode-se observar que os clipes de ZnO consistem em uma grande quantidade de nanocristais agregados (~ 3 a 15 nm) com estruturas policristalinas. A Figura 1d representa o desenho de esboço de um nanoclipe de ZnO com largura (W) de 50–100 nm, comprimento (L) de ~ 1–3 μm e diâmetro (D) de 10–30 nm. Embora o ZnO tenha nanoestruturas extremamente abundantes, essa morfologia como o nano-clipe ainda é muito original e nova, até onde sabemos, o que não foi relatado, especialmente por uma abordagem simples mediada por poliol.

Imagens SEM de ( a ) conforme preparado e ( b ) Amostras de nanoclips de ZnO recozidas a 600 ° C. Imagens TEM de ( c ) Nanoclips de ZnO recozidos a 400 ° C. As inserções de ( c ) são imagens HRTEM correspondentes de ampliação local. ( d ) Diagrama de esboço do nano-clipe ZnO

Estrutura de ZnO Nano-Clips

A Figura 2a mostra os padrões de difração de raios-X (XRD) de nanoclips de ZnO recozidos de 400 e 600 ° C conforme preparados. Os clipes de ZnO conforme preparados foram principalmente cristalizados com uma fase de wurtzita hexagonal (JCPDS36-1451). Muitos picos de XRD se originam dos planos (100), (002), (101), (102), (110), (103), (112) e (201), indicando a natureza policristalina dos nanoclips de ZnO , em boa concordância com os resultados HRTEM acima (Fig. 1c). Após o recozimento de 400 e 600 ° C, esses XRD tornam-se mais fortes e nítidos, atestando maior cristalinidade. Com base na largura total na metade do máximo (FWHM) de três picos mais fortes de (101), (100) e (002), o tamanho médio do cristalito dos nano-clipes sintetizados, 400 e 600 ° C é calculado para ser cerca de 11,5, 21,0 e 24,8 nm, respectivamente, usando a equação de Scherrer. Evidentemente, o recozimento melhora significativamente a cristalinidade dos nanoclips de ZnO e aumenta o tamanho médio dos nanocristais que formam os nanoclips. No entanto, com base em grandes quantidades de observações SEM, não há nenhuma mudança significativa na morfologia e no tamanho dos nanoclips.

( a ) Padrões de XRD de amostras de nanoclips de ZnO recozidas a 400 e 600 ° C conforme preparadas. ( b ) Curvas TG-DTG de nanoclips de ZnO conforme preparados aquecidos no ar. ( c ) Espectros de FTIR de amostras de nanoclips de ZnO recozidas a 400 e 600 ° C conforme preparadas. ( d ) Espectro de absorbância de UV-visível de amostras de nanoclips de ZnO recozidas a 400 e 600 ° C conforme preparadas. A inserção em ( d ) é uma curva correspondente de ( αhv ) ² dependência de hv

A Figura 2b registra as curvas TG-DTG de nanoclips de ZnO conforme preparados com uma taxa de aquecimento de 20 ° C / min no ar até 700 ° C. A curva DTG mostra três picos de perda de peso em torno de 118, 180 e 400 ° C, relacionados à volatilização do ácido acético e EG, e à decomposição severa e queima do éster, respectivamente. A curva TG confirma uma pequena quantidade (~ 7%) de perda de peso da temperatura ambiente a 600 ° C. Após 600 ° C, o peso basicamente é mantido inalterado devido à remoção completa de espécies orgânicas em nanoclips de ZnO, de acordo com o seguinte resultado de FTIR de amostra de ZnO recozida a 600 ° C (Fig. 2c).

A Figura 2c ilustra os espectros de FTIR de amostras de nanoclipe de ZnO recozidas a 400 e 600 ° C conforme preparadas. O produto como preparado mostra várias bandas de absorção, que são atribuídas a alguns grupos orgânicos ou ZnO. A banda de adsorção forte em 400–600 cm ^{- 1} origina-se do modo de vibração de alongamento de Zn – O na região de baixo número de onda, demonstrando a formação de ZnO. O pico em cerca de 800 cm ^{- 1} é atribuído ao modo de vibração de alongamento da ligação OH no álcool e a banda de absorção na faixa de 1020–1090 cm ^{- 1} pertence à ligação C – OH, que indica que as amostras preparadas contêm uma pequena quantidade de poliol. Os picos em 1260 e 1727 cm ^{- 1} resultam da vibração de alongamento das ligações C – O e C =O, o que implica na presença de éster ou glicolato nas ligações preparadas. Duas bandas de absorção em aproximadamente 1587 e 1413 cm ^{- 1} correspondem às vibrações de alongamento assimétrico e simétrico de C =O e C – O nos grupos acetato (COO), respectivamente [3, 20, 26]. Uma divisão entre as bandas de alongamento de carboxilato assimétrico e simétrico (Δ) na faixa de 130–200 cm ^{- 1} é típico de complexos de ponte [32]. Aqui, o valor Δ de 174 cm ^{- 1} sugere o modo de ligação em ponte em nano-clipes de ZnO sintetizados. Além disso, o pequeno pico de absorção (denotado por *) em 1343 cm ^{- 1} é devido a moléculas de ácido acético fracamente ligadas, sugerindo que o ácido acético leve é ​​adsorvido na superfície dos nanoclips de ZnO sintetizados, em consistência com os relatórios anteriores [11, 26].

Após o recozimento de 400 ° C, exceto o pico de absorção extremamente fraco (denotado por ☆) a 1587 cm ^{- 1} de C =O, as outras bandas de absorção de IR de HAc, éster e EG desapareceram, de acordo com os resultados de TG-DTG na Fig. 2b. Além disso, a banda de absorção em 1628 cm ^{- 1} é atribuída à vibração de flexão de hidratação ou adsorção de água [26]. A banda larga fraca na faixa de alto número de onda de 3440 cm ^{- 1} confirma a existência de grupo hidroxila na superfície do óxido de metal antes e após o recozimento a 400 ° C. Após o recozimento a 600 ° C, os compostos orgânicos e o grupo hidroxila são removidos completamente. Apenas a banda forte em 434 cm ^{- 1} a partir de Zn – O, as vibrações de alongamento podem ser observadas, indicando a formação de ZnO puro a 600 ° C. O deslocamento do pico de Zn-O e o alargamento após o recozimento de 400 e 600 ° C podem estar relacionados à cristalinidade aprimorada, tamanho do cristalito e espécies orgânicas / impurezas reduzidas.

Propriedade óptica e área de superfície específica dos nanoclipes ZnO

A Figura 2d mostra os espectros de absorbância de UV-visível de amostras nano-clip de ZnO recozidas a 400 e 600 ° C conforme preparadas. A inserção em (d) são as curvas correspondentes de ( αhv ) ² dependência de hv . A forte absorção ocorre abaixo de cerca de 390 nm.

O gap direto (Eg) de ZnO pode ser estimado por ( αhv ) ² = c ( hv - Ex: ) [33], onde α é o coeficiente de absorção e hv é a energia do fóton de emissão. O intervalo de banda calculado das amostras de ZnO como preparadas, 400 e 600 ° C é 3,24, 3,28 e 3,27 eV, respectivamente, em consistência com 3,2 eV de nanopartículas de ZnO por síntese de poliol [28]. Por que o bandgap aumenta inicialmente e depois diminui ligeiramente com a temperatura de recozimento? Achamos que vários fatores serão responsáveis ​​por isso. Por outro lado, o bandgap dos nanomateriais diminui com o aumento do tamanho dos nanocristais. Por outro lado, os pós cristalinos apresentam bandgap maior do que os amorfos. Enquanto isso, a redução da impureza de carbono no óxido de metal pode aumentar o bandgap. Com base nos resultados de XRD e FTIR, as amostras de ZnO a 400 ° C exibiram melhor cristalinidade e menor teor de carbono. Embora o tamanho do nanocristal em nano-clipes de ZnO a 400 ° C se torne maior, a cristalinidade evidentemente melhorada e a impureza de carbono reduzida predominam, o que leva ao aumento do bandgap. Quando ainda recozido em 600 ° C, o bandgap ligeiramente reduzido é principalmente atribuído ao efeito do tamanho do grão.

A área de superfície específica do nanoclipe ZnO conforme preparado é de cerca de 88 m ² / g. Após o recozimento de 400 ° C, ele diminui para ~ 59 m ² / g, que está relacionado ao aumento do tamanho do cristalito, ao aumento da densidade do grão e à diminuição dos poros e defeitos após o tratamento térmico [26].

Efeito da concentração da solução na morfologia de ZnO

Para investigar o efeito da concentração de reagente na formação e morfologia de amostras de ZnO por processo de poliol, o Zn (OAc) ₂ · NH ₂ A concentração da solução de O variou de 0,005 a 0,01, 0,0125, 0,015, 0,05 e 0,2 M fixando outros parâmetros de reação. Quando o Zn (OAc) ₂ · NH ₂ A concentração da solução de O é 0,005, 0,01 e 0,0125 M, os nano-clipes de ZnO podem ser elaborados com pequenas nanopartículas, como mostrado na Fig. 1b. Aumentando a concentração da solução para 0,015 M, os nanoclips de ZnO desaparecem e apenas as nanopartículas de ZnO com formas elípticas (~ 435 × 200 nm) podem ser formadas na Fig. 3a, semelhante aos resultados da literatura anterior [25, 28, 30]. Com o aumento adicional da concentração da solução para 0,05 M, a imagem SEM mostra uma mistura de partículas elípticas (~ 220–260 × 100–140 nm) ou esféricas (100–260 nm) com vários agregados irregulares micrométricos na Fig. 3b. Além disso, a reação torna-se rápida com o incremento da concentração da solução. O tempo turvo da solução diminui de 7 min de 0,01 M para 4,5 min de 0,2 M. Os produtos ZnO de 0,2 M exibem morfologia agregada mais confusa com esferas pequenas de ~ 30 nm.

Imagens SEM de amostras de ZnO sob várias condições de ( a ) 0,015 M, 5 mL e 170 ° C e ( b ) 0,05 M, 5 mL e 170 ° C

O possível mecanismo de crescimento dos nanoclipes ZnO

A fim de elucidar o possível mecanismo de crescimento da formação de nano-clip de ZnO, também realizamos observações SEM na precipitação inicial de ZnO obtida no tempo de reação de 12 min a partir de solução 0,01 M a 170 ° C. A Figura 4 mostra imagens SEM de amostras de ZnO com vários tempos de reação de 12 min e 2,5 h.

Imagens SEM de amostras de ZnO de 0,01 M Zn (OAc) 2 · nH ₂ Solução de O a 170 ° C com tempos de reação de ( a - c ) 12 min e ( d - f ) 2,5 h. A inserção de ( c ) é a ampliação local de uma morfologia de nanoanéis

Sob a visão de baixa ampliação (× 5000), as amostras de ZnO obtidas em 12 min e 2,5 h exibem morfologias semelhantes com agregados semelhantes a penas na Fig. 4a, d. Aumentando ainda mais a ampliação (× 50.000), para uma amostra de 12 minutos, não podemos observar características e detalhes claros na Fig. 4b; no entanto, para uma amostra de 2,5 h, nanoclips acumulados podem ser vistos claramente na Fig. 4e. É importante notar que a morfologia inicial do nano-clip, como o nano-anel ou meio-anel, foi encontrada na amostra de 12 minutos na Fig. 4c. Esta é uma dica importante para explicar o mecanismo de formação dos nanoclips de ZnO. Além disso, também reconhecemos algumas partes de nano-clipes na amostra de 2,5 h, como nanofio, nano-stick e clipe não fechado na Fig. 4f.

Em nosso processo de preparação de nano-clip ZnO, o Zn (OAc) ₂ · NH ₂ A concentração da solução de O é 0,01 M e evidentemente menor do que a maioria das referências [23, 24, 28,29,30]; entretanto, nenhuma água extra ou alcalina, como NaOH ou agente de cobertura de polivinilpirrolidona (PVP) são adicionados em 5 mL de solvente EG. Além disso, nossa fonte de Zn usada contém relativamente menos água de hidrato ( n <2) devido à perda de água causada por armazenamento mais longo. A possível formação de nanoclips de ZnO pode ser descrita da seguinte forma:

Primeiro, Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O dissolve-se no solvente EG em cerca de 1 min a 170 ° C. O acetato de zinco hidratado reage com EG e forma o precursor intermediário do complexo de alcoxiacetato, como Zn (OAc) (OCH ₂ CH ₂ OH) _x substituindo parcialmente os ânions de acetato e as moléculas de água (Eq. 1), conforme confirmado pelos espectros de FTIR na Fig. 2c. A formação dos laços de coordenação entre o Zn ²⁺ e o solvente de dietilenoglicol (DEG) e EG também foi observado em vários trabalhos anteriores [24, 28, 29]. Poul et al. detectaram a existência de complexo de alcoxiacetato de Zn (OAc) ₃ (OCH ₂ CH ₂ OH) e Zn ₃ (OAc) ₄ (O (CH ₂ ) ₂ O (CH ₂ ) ₂ O) [34, 35]. Subseqüentemente, os complexos de alcoxiacetato continuam a polimerizar e formar um polímero linear (Eq. 2). O acetato e o EG atuam como um ligante de ponte permitindo que a polimerização ocorra. Os espectros de FTIR de nanoclips de ZnO preparados também manifestam o modo de ligação em ponte na Fig. 2c. Aqui, o polímero de linha, assim como um modelo, induz o crescimento de nanocristais de ZnO ao longo da cadeia longa por meio da decomposição térmica ou hidrólise lenta de modo a obter um nanofio e um nano-anel de ZnO. Após o tempo de reação suficiente (≥ 1 h), os nano-clipes de ZnO do nanofio de ZnO e do nano-anel são formados, por fim, como mostrado na Fig. 5a.

Esquemas de evolução de ( a) ZnO nano-clip e ( b ) Formação de partículas de ZnO por duas possíveis rotas mediadas por poliol

O efeito de outros parâmetros de processamento, como temperatura de reação, aditivos, solvente como PVP e fontes de Zn na formação de nanoclips de ZnO foi ilustrado no arquivo adicional 1. A reação de alcoólise não hidrolítica entre Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O e EG começam a predominar na fabricação de nanocristais de ZnO [36, 37]. O H ₂ Quantidade O e OH ^- a concentração tem importante influência na morfologia e no tamanho do grão de produtos de ZnO mediados por poliol [23, 24, 27,28,29,30]. A alta taxa de hidrólise (> 50) no EG leva à formação de hidroxiacetato [23]. Com base nos relatórios da literatura [23, 24, 26], o hidroxiacetato favorece a formação de nanopartículas de ZnO nessas condições. O –Zn – OH é formado por uma rota de alcoólise com base na reação de eliminação do éster (Eq. 3), então a policondensação de –Zn – OH e –Zn – O – Ac ou –Zn – OH leva ao desenvolvimento progressivo do Núcleos ZnO por divisão do ácido acético ou H ₂ O (Eqs. 4 e 5), que pode ser concomitante com a reação de hidrólise lenta [28]. A equação 5 é igual à hidrocondensação forçada proposta por Gaudon et al. [27]. Finalmente, os núcleos de ZnO crescem para formar nanocristais de ZnO. Esses nanocristais agregam-se a nanopartículas esféricas ou elípticas como mostrado na Fig. 5b. É competitivo entre os dois tipos de rotas de reação do poliol, juntamente com a alteração dos parâmetros de processamento.
$$ \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} {\ mathrm {OOCCH}} _ 3+ \ mathrm {H} \ hbox {-} {\ mathrm {OC}} _ ​​2 {\ mathrm { H}} _ 4 \ mathrm {OH} \ to \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} \ mathrm {OH} + \ mathrm {H} \ mathrm {O} \ hbox {-} {\ mathrm {C}} _ ​​2 {\ mathrm {H}} _ 4 \ hbox {-} {\ mathrm {OOCCH}} _ 3 $$ (3) $$ \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} \ mathrm {O} \ hbox {-} \ mathrm {H} + {\ mathrm {CH}} _ 3 \ mathrm {COO} \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {- } \ to \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} \ mathrm {O} \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} + {\ mathrm {CH}} _3 \ mathrm {COO} \ mathrm {H} $$ (4) $$ \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} \ mathrm {O} \ hbox {-} \ mathrm {H } + \ mathrm {H} \ hbox {-} \ mathrm {O} \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} \ to \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} \ mathrm {O} \ hbox {-} \ mathrm {Zn} \ hbox {-} + {\ mathrm {H}} _ 2 \ mathrm {O} $$ (5)

Conclusões

Os intrigantes nanoclips de ZnO com melhor monodispersão foram preparados por uma rota mediada por poliol simples pela primeira vez. O efeito da concentração da solução na formação de nanoclips de ZnO foi investigado profundamente. Provamos que o Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O pode reagir com EG sem adição de água ou alcalina, produzindo fase ZnO pura com estrutura wurtzite policristalina a 170 ° C. A forma dos nanoclips de ZnO se mantém constante com qualidade cristalina aprimorada após recozimento a 400–600 ° C. O possível mecanismo de crescimento baseado em uma competição entre complexação e alcoólise entre Zn (OAc) ₂ · NH ₂ O e EG foi proposto. Quando a concentração da solução é ≤ 0,0125 M em 5 mL de solução a 170 ° C, as reações de complexação e polimerização predominam, principalmente elaborando nanoclips de ZnO. Quando a concentração da solução é ≥ 0,015 M, as reações de alcoólise e policondensação tornam-se dominantes, levando à formação de partículas de ZnO com formas esféricas ou elípticas. Devido às nanoestruturas especiais e maior área de superfície específica, os nanoclips de ZnO são um material promissor como fotocatalisador para degradar os poluentes nocivos em águas residuais e gás, material anódico de bateria de lítio ou supercapacitor para armazenamento de energia eletroquímica e sensor para detectar gases perigosos.

Abreviações

BET:

Brunauer-Emmett-Teller

DEG:

Dietilenoglicol

EG:

Etilenoglicol

FTIR:

Espectro infravermelho com transformada de Fourier

FWHM:

Largura total pela metade no máximo

HRTEM:

Microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução

NIR:

Raio infravermelho próximo

PVP:

Polivinilpirrolidona

SEM:

Microscopia eletrônica de varredura

TEM:

Microscopia eletrônica de transmissão

TG-DTG:

Termogravimetria-gravidade térmica diferencial

UV:

Ultrovioleta

XRD:

Difração de raios X

Efeito do agente de peptização ácida na relação anatase-rutilo e desempenho fotocatalítico de nanopartículas de TiO2 Comparação entre o ácido fólico e a funcionalização baseada no peptídeo gH625 de nanopartículas magnéticas Fe3O4 para internalização celular aprimorada