The effect of cationic disorder on the optical and electrochemical behavior of nanocrystalline ZnO prepared from peroxide precursors

0032443 - ÚFCH JH 2007 RIV DE eng J - Článek v odborném periodiku
Makarova, Marina - Macounová, Kateřina - Krtil, Petr
The effect of cationic disorder on the optical and electrochemical behavior of nanocrystalline ZnO prepared from peroxide precursors.
[Efekt kationtových defektů na optické a elektrochemické chování nanokrystalického ZnO připraveného z peroxidových prekursorů.]
Journal of Solid State Electrochemistry. Roč. 10, č. 5 (2006), s. 320-328. ISSN 1432-8488. E-ISSN 1433-0768
Grant CEP: GA AV ČR 1ET400400413
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z40400503
Klíčová slova: coherent domain * zinc oxide * (photo)electrochemistry * quantum size effects
Kód oboru RIV: CG - Elektrochemie
Impakt faktor: 1.542, rok: 2006

The relation between particle size and the optical and electrochemical behavior of nanocrystalline ZnO was studied on materials prepared by the thermal decomposition of zinc peroxide. The formation of zinc oxide starts at 180 degrees C and yields particles of characteristic size bigger than 10 nm. Smaller particles (r similar to 2-5 nm) may be prepared at reduced pressure and at a temperature of 150 degrees C. The particle radius of synthesized nanocrystals increases proportionally to synthesis temperature. Regardless of actual particle size, synthesized ZnO samples show cationic disorder, with Zn distributed between 2b and 2a sites. The fraction of "octahedrally" coordinated Zn in 2a position decreases with increasing synthesis temperature. Zn disorder causes a narrowing of band gap, which results in the "red shift" of the absorption edge in the UV-Vis spectra of prepared samples with respect to bulk ZnO.

Vztah mezi velikostí částic a optickým a elektrochemickým chováním nanokrystalického ZnO byl studován na materiálech připravených termálním rozkladem peroxidu zinečnatého. Tvorba oxidu zinečnatého je pozorována od 180oC, kdy je charakteristická velikost částic větší než 10 nm. Menší částice (r = 2-5 nm) mohou být připraveny při redukovaném tlaku a teplotě okolo 150oC. Poloměr částic syntetických nanokrystalů se přímoúměrně zvětšuje s rostoucí teplotou syntézy. Bez ohledu na velikost částic, syntetizované vzorky ZnO vykazují kationtové defekty projevující se distribucí ZnO ve dvou krystalografických polohách 2b a 2a. Podíl frakce oktaedricky koordinovaného Zn v pozici 2a klesá s rostoucí teplotou syntézy. V důsledku defektů způsobených Zn, dochází ke zmenšování šířky zakázaného pásu a tím k "červenému posunu" absorpčních hran v UV-Vis spektrech sledovaných vzorků vzhledem ke standardnímu ZnO. Efekt zužování zakázaného pásu je částečně kompenzován tzv. Quantum Size efektem...
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0132958