التخصص: الفيزياء

التخصص الدقيق: علوم المواد وفيزياء النانو

المستخلص: في هذه الدراسة ، يتم استخدام أغشية أكسيد الألومنيوم الأنودي (AAOMs) و AAOMs المطلية ب Au (AAOM / Au) بأقطار مسام تبلغ 55 نانومتر وتباعد بين المسام يبلغ 100 نانومتر لتطوير ZnO / AAOM و ZnO / ZnAl2O4 / Au المصفوفات النانوية ذات الأشكال المختلفة. تم التحقيق في تأثيرات تيار الترسيب الكهربائي والوقت والطبقة الحاجزة وطلاء Au على مورفولوجيا الهياكل النانوية الناتجة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح للانبعاث الميداني. تم استخدام الأشعة السينية المشتتة للطاقة وحيود الأشعة السينية لتحليل المعلمات الهيكلية والتركيب الأولي للمصفوفة النانوية ZnO / ZnAl2O4 / Au ، وتم تأكيد تأثير كيركندال. تم تطبيق القطب الكهربائي ZnO / ZnAl2O4 / Au المطور لإزالة الأصباغ العضوية من المحاليل المائية ، بما في ذلك الميثيلين الأزرق (MB) والميثيل البرتقالي (MO). باستخدام عينة 3 سم 2 ZnO / ZnAl2O4 / Au ، تم تحقيق إزالة الصبغة بنسبة 100٪ ل 20 جزء في المليون MB و MOdyesatpH7 و 25 C بعد حوالي 50 و 180 دقيقة على التوالي. وفقا لتحليل الحركية ، يتحكم نموذج الدرجة الثانية الزائف في امتصاص الصبغة على سطح العينة. تستخدم المصفوفات النانوية AAOM / Au و ZnO / ZnAl2O4 / Au أيضا كأقطاب مستشعر الأس الهيدروجيني. أظهرت قدرة الاستشعار ل AAOM / Au سلوك Nernstian بحساسية 65.1 mV / pH (R2 = 0.99) في نطاق واسع من الأس الهيدروجيني من 2-9 وحد الكشف عن درجة الحموضة 12.6 ، بينما أظهر القطب الكهربائي ZnO / ZnAl2O4 / Au منحدرا يبلغ 40.1 1.6 مللي فولت / درجة الحموضة (R2 = 0.996) في نطاق الأس الهيدروجيني من 2-6. كان سلوك القطب أكثر اتساقا مع السلوك غير النيرنستي على نطاق الأس الهيدروجيني بأكمله قيد التحقيق. تم إعطاء معادلة الحساسية بواسطة V (mV) = 482.6 + 372.6 e 0.2095 درجة الحموضة عند 25 درجة مئوية مع R2 = 1.0 ، والتي يمكن تفسيرها من حيث التغيرات في الشحنة السطحية أثناء البروتون وإزالة البروتون.

Abstract: In this study, anodic aluminum oxide membranes (AAOMs) and Au-coated AAOMs (AAOM/Au) with pore diameters of 55 nm and inter-pore spacing of 100 nm are used to develop ZnO/AAOM and ZnO/ZnAl2O4/Au nanoarrays of different morphologies. The effects of the electrodeposition current, time, barrier layer, and Au coating on the morphology of the resultant nanostructures were investigated using field emission scanning electron microscopy. Energy dispersive X-ray and X-ray diffraction were used to analyze the structural parameters and elemental composition of the ZnO/ZnAl2O4/Au nanoarray, and the Kirkendall effect was confirmed. The developed ZnO/ZnAl2O4/Au electrode was applied to remove organic dyes from aqueous solutions, including methylene blue (MB) and methyl orange (MO). Using a 3 cm2 ZnO/ZnAl2O4/Au sample, the 100% dye removal for 20 ppm MB andMOdyesatpH7and25 C was achieved after approximately 50 and 180 min, respectively. According to the kinetics analysis, the pseudo-second-order model controls the dye adsorption onto the sample surface. AAOM/Au and ZnO/ZnAl2O4/Au nanoarrays are also used as pH sensor electrodes. The sensing capability of AAOM/Au showed Nernstian behavior with a sensitivity of 65.1 mV/pH (R2 = 0.99) in a wide pH range of 2–9 and a detection limit of pH 12.6, whereas the ZnO/ZnAl2O4/Au electrode showed a slope of 40.1 1.6 mV/pH (R2 =0.996) in a pH range of 2–6. The electrode’s behavior was more consistent with non-Nernstian behavior over the whole pH range under investigation. The sensitivity equation was given by V(mV) =482.6 + 372.6 e 0.2095pH at 25 C with R2 = 1.0, which could be explained in terms of changes in the surface charge during protonation and deprotonation.

الحالة: محكم ومنشور

جهة التحكيم: دار نشر MDPI

دار النشر: MDPI

سنة النشر: 2023