Evaluación de nano-cristales de ZnO

En los años recientes, el estudio de fotocatalizadores que usan purificación de aire y descomposición de agua se ha convertido en un área activa de investigación y, en particular, los semiconductores de óxido parecen ser materiales prometedores para los fotocatalizadores porque casi nunca cambian cuando son usados bajo condiciones atmosféricas extremas. Presentemente, el óxido de zinc (ZnO), esta atrayendo atención como un material con actividad fotocatalitica consciente al medio ambiente. Su energía de banda prohibida directa es de 3.37 eV en temperatura ambiental. Se piensa que la razón por este comportamiento está relacionada con las características de su estructura superficial y tamaño de cristalito. Usando datos obtenidos mediante medidas de difracción de rayos X, la distribución de tamaño del cristalito puede ser analizada fácilmente. En este ejemplo, los cristales de ZnO son calentados por una hora en gas de oxigeno a 400°C, 500°C, 600°C, y 700°C. Las líneas de Cu Kα de los cristales de ZnO calentados son medidas usando el sistema óptico de haz de rayos X de foco en el drifractómetro multipropósito SmartLab de Rigaku para obtener perfiles de difracción que pueden ser analizados para obtener la distribución de tamaño del cristalito. La línea de difracción 110 tiene intensidades adecuadas para el análisis y no se sobrepone con otras reflexiones. La Figura 1 muestra los perfiles de difracción medidos y los perfiles de estimulación de esta reflexión. La anchura de la línea de difracción se hace mas angosta al mismo tiempo que incrementa la temperatura de procesamiento, revelando que el tamaño del cristalito incrementa cualitativamente.

Measured diffraction profiles and the simulation profiless

Figura 1:Medidas de perfiles de nanocristales de ZnO

La Figura 2 presenta los resultados del análisis de distribución de tamaño del cristalito. Las Figuras superiores e inferiores muestran el número de distribución del cristalito y el volumen de distribución del cristalito, representando el número de cristalitos por un diámetro de cristalito y la proporción del volumen de cristalitos, respectivamente. Se hace claro que, para el número de distribución del cristalito y el volumen de distribución del cristalito, el tamaño del cristalito incrementa y la distribución se hace más amplia al mismo tiempo que incrementa la temperatura de procesamiento.

Crystallite size distribution analysis

Figura 2: Datos de análisis de la distribución de tamaño del cristalito

(Muestras proveídas por el Profesor Haga, Electronic Engineering Department, Sendai National College of Technology y el profesor asistente Shishido, Institute of Materials Research, Universidad de Tohoku.)

Referencias:
[1] Konaka et al., Proceedings of the 5th annual Meeting of Society of Nano Science and Technology P.162/PS74 (2007)
[2] Konaka et al., J. Flux Growth, vol.2, (2007) 41


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