سنتز و شناسايي كالكوژنيد چهارتايي (Cu2ZnSnS4 (CZTS در مقياس نانو و بررسي خواص آن

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش، نانوذرات كالكوژنيد چهارتايي(CZTS) Cu2ZnSnS4 با استفاده از روش ساده و سريع ريزموج در فاز جامد سنتز شد. تيواوره به عنوان منبع گوگردي مورد استفاده قرار گرفت. همچنين، اين واكنش دهنده همراه با واحدهاي نيترات و آب نقش سوخت و عامل پيشران در هدايت واكنش به سمت تشكيل نانوذرات CZTS در حالت جامد را برعهده دارد. در اين فرآيند عواملي مانند تغيير زمان تابش ريزموج و استفاده از منابع گوگردي ديگر مانند تيواستاميد، تيوسمي‌كربازيد و گوگرد در تشكيل محصول بررسي شدند. نمونه‌هاي تهيه شده با روش‌هاي XRD ، رامان، EDX، SEM ، TEM و UV-Visاز نظر ساختاري، ريخت شناسي و خواص نوري مورد شناسايي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه كاربرد تيواوره و يا تيوسمي كربازيد همراه با نمك‌هاي فلزي مس (I) كلريد، روي نيترات 4 آبه، قلع (IV) كلريد 2 آبه به تشكيل نانوذرات بلوري تك فاز CZTS با فاز كستريت با اندازه متوسط ذرات 38 نانومتر مي‌انجامد. نوار شكاف انرژي محصول با استفاده از برون‌يابي منحني (αhν)2 در مقابل hν در حدود eV 78/1 به‌دست آمد. خواص الكتروشيميايي محصول با انجام آزمون‌هاي الكتروشيمي ولتامتري چرخه‌اي، امپدانس در تعيين مقاومت، پتانسيل روبش خطي و كرونو‌آمپرومتري در pH‌هاي مختلف اسيدي، خنثي و بازي مطالعه شد. نتايج آزمون‌ها جريان رسانايي خوبي در محصول CZTS نشان دادند. همچنين، نانوذرات CZTS با گرافن اكسيد و گرافن اكسيد كاهش يافته كامپوزيت و خواص الكتروشيمي آن‌ها مورد بررسي قرار گرفتند. آزمون‌هاي الكتروشيمي انجام شده، افزايش شدت پيك‌هاي اكسايش-كاهش نمونه كامپوزيت شده GO/CZTS و rGO/CZTS را آشكار كردند. علاوه بر آن، افزايش عبور جريان و نيز بهتر بودن اثر كاتاليزگري اين كامپوزيت‌ها نسبت به CZTS در توليد هيدروژن مشاهده گرديد.

191082

دانشگاه علم و صنعت ايران

نانوشيمي

دكتر آزاده تجردي - دكتر سيد مرتضي موسوي خوشدل