A kadmium-szulfid nanorészecskék előállítása és tulajdonságai

Abstract

A szakdolgozati munka során törekedtünk a CdS kadmium-szulfid nanorészecskéket előállítani több módszerrel, beleértve a nátrium-szulfid (Na2S), a tioacetamid (TAA) és a polivinil-pirrolidon (PVP) alkalmazását. Ezeket különböző vizsgálati technikákkal elemeztük, mint például az UV-VIS-NIR spektrofotometria, amelynek segítségével a nanorészecskék fényelnyelési tulajdonságait mértük, ami lehetővé tette a részecskék tiltott sáv energiájának meghatározását. Ezen túlmenően diffúziós reflexiós spektroszkópiával is vizsgáltuk a CdS nanorészecskék optikai tulajdonságait szilárd állapotban, különböző pH-értékek és koncentrációk mellett. Továbbá, röntgendiffrakciós (XRD) analízist is alkalmaztunk, amellyel a nanorészecskék kristályszerkezetét és méretét tanulmányoztuk. Az eredmények alapján megállapítottuk, hogy a PVP jelenléte jelentős hatással van a CdS nanorészecskék méretére és stabilitására. A Na2S felhasználásával előállított CdS nanorészecskék szintézise a következő reakcióval írható le:

CdSO4 +Na2S → CdS + Na2SO4

Az így kapott CdS nanorészecskék UV-VIS spektrofotometriai mérései alapján a részecskék mérete és sávközi energiája (Eg) meghatározásra került, és az eredmények szerint a részecskék mérete 3-5 nm között volt. A TAA felhasználásával végzett szintézis során a tioacetamid hidrolízise és az ezt követő H2S képződés után a kadmium-ionokkal való reakció eredményeként CdS képződött. Az így előállított nanorészecskék UV-VIS és röntgendiffrakciós spektruma alapján meghatároztuk a részecskék méretét és kristályszerkezetét, és az eredmények azt mutatták, hogy ezek a nanorészecskék nagybak voltak, mint a Na2S módszerrel előállítottak. A polivinil-pirrolidon (PVP) stabilizátor jelenlétében végzett szintézis során megfigyeltük, hogy a stabilizátor hatékonyan megakadályozza a részecskék aggregációját és diszperzióját. Az így kapott nanorészecskék filmrétegként is vizsgálhatók voltak optikai és röntgendiffrakciós elemzésekkel. A PVP-stabilizált CdS nanorészecskék optikai tulajdonságait UV-VIS és diffúziós reflexiós spektroszkópiával vizsgáltuk. Az eltérő PVP koncentrációk hatására a nanorészecskék mérete és tiltott sáv energiája (Eg) változott, ami a stabilizátor hatékonyságát igazolta.