النقاط الكمومية المغطاة بمعدن كبريتيد الكادميوم: الخصائص الهيكلية والبصرية والتحفيزية الضوئية تحت إشعاع الضوء المرئي
Title 2. Metals Doped CdS Quantum Dots: Structural, Optical and Photocatalytic Properties under Visible Light Irradiation
الباحث الرئيس محمد نذير الدين خان
الباحثون المشاركون
التخصص: الفيزياء
التخصص الدقيق: Laser and Nanophysics
المستخلص: تم الحصول على النقاط الكمومية لكبريتيد الكادميوم (CdS-QDs) بطريقة الترسيب. تمت دراسة الخواص التركيبية والبصرية والتحفيزية الضوئية للمعادن غير المشبعة والمعادن (M = Fe ، Ag ، Zn) المطعمه مع كبريتيد الكادميوم. تم تحليل الخصائص الهيكلية لمركب المعادن CdS باستخدام تقنيات حيود الأشعة السينية (XRD) وتقنيات الأشعة تحت الحمراء (IR). تم تمييز الخصائص البصرية للمواد المركبة باستخدام تقنيات الامتصاص والتألق الضوئي. يكشف نمط حيود الاشعة السينية أن النقاط الكمومية غير المطعمه والمطعمه بالمعادن لها طبيعة متبلورة للغاية مع مراحل تكعيبية. يُظهر المجهر الإلكتروني (TEM) الشكل الكروي للجسيمات بأحجام 3-4 نانومتر تقريبًا. يتم زيادة الأحجام البلورية لكبريتيد الكادميوم مع تطعيمها بالمعادن ولكنها تختلف قليلاً في الحجم في صور حيود الاشعة السينية والمجهر الالكتروني أحجام صور. من المتوقع أن تكون قيم فجوة النطاق لـ CdS و Fe: CdS و Ag: CdS و Zn: CdS المحسوبة بواسطة Tauc 3.64 و 3.50 eV و 3.43 و 3.35 eV على التوالي. في المعادن المطعمه، لوحظ تحول في فجوة النطاق للنقاط الكمومية نحو الطول الموجي الأطول مع زيادة أحجام البلورات، ويعتمد ذلك على نوع المعادن. ظهرت قمة انبعاث للنقاط الكمومية الممطعمه مع المعادن عند 521 نانومتر جنبًا إلى جنب مع كتف عند 430 نانومتر مما يؤكد وجود شواغر الكادميوم في الشبكة. تنخفض شدة انبعاث النقاط الكمومية عندما يتم تضمين المعادن. تقل قمم الانبعاث تدريجياً للنقاط الكمومية المطعمه بالمعادن مع زيادة وقت التعرض للإشعاع وطبيعة المعدن. يعتمد نشاط التحفيز الضوئي وتدهور الكفاءة على المعادن، والتي قد تكون بسبب اختلاف جودة الكريستال في Ag و Fe و Zn إلى مركب CdS QDs. تشير النتائج الحالية إلى أن مركب Zn: CdS قد حسَّن من كفاءة التدهور الضوئي الفائق ونشاط التحفيز الضوئي تحت ضوء الشمس.
Abstract: Cadmium sulphide quantum dots (CdS-QDs) were obtained by a precipitation method. Stud- ies on the structural, optical and photocatalytic properties of undoped and metals (M = Fe, Ag, Zn) doped CdS were investigated. The structural properties of the metals composite CdS were analyzed using X-ray diffraction (XRD) and Infrared (IR) techniques. Optical properties of the composite materials were characterized by absorption and photoluminescence tech- niques. XRD pattern reveals the undoped and metals doped QDs have highly crystalline in nature with cubic phases. High transmission electron microscopy (TEM) shows the spher- ical shape of particles with approximately 3-4 nm in sizes. The crystallite sizes of CdS are increased with doping of metals but slightly different the sizes of XRD and TEM images. The band gap values of CdS, Fe:CdS, Ag:CdS, and Zn:CdS calculated by Tauc plot are predicted as 3.64, 3.50 eV, 3.43 and 3.35 eV respectively. Upon doping metals, shift in band gap of QDs toward the longer wavelength with the increases of crystallite sizes is observed and depends on type of metals. The emission peak of QDs is appeared at 521 nm along with a shoulder at 430 nm which confirms of cadmium vacancies in the lattice. The emission intensity of QDs is decreased when metals are included. The emission peaks of metals doped QDs are gradually decreased over the increasing irradiation time and influenced by the nature of metal. The photo-catalytic activity and efficiency degradation are dependent of metals which may due to different crystal quality in Ag, Fe and Zn into CdS QDs composite. Present results suggest that Zn:CdS composite enhanced with superior photo-degradation efficiency and photo-catalytic activity under the sunlight.