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Jun 24, 2023

タンニン酸官能化銅の物理的および光学的研究

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9909 (2022) この記事を引用 2019 アクセス 3 引用 1 オルトメトリクスの詳細

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9909 (2022) この記事を引用

2019年のアクセス数

3 引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

出力ナノ構造の珍しい特性を生み出すことができる、穏やかで低コストの環境に優しい環境の必要性が今日魅力的です。 これらの要件を採用して、銅 (Cu) ベースの酸化物ナノ構造は、生体適合性の天然ポリフェノールであるタンニン酸 (TA) を還元剤と安定剤の両方として 60、70、80 °C で使用するワンポット反応によって合成することに成功しました。 構造的および光学的研究により、この混合Cu2OおよびCuOナノ構造の表面形態、相純度、元素組成、光学的微小ひずみおよび光学的固有エネルギーに対するTAの影響が明らかになった。 光学ベースの方法では、一次微分吸光度曲線 \(\frac{\Delta E}{\Delta A}\) と、従来の Tauc バンドギャップに対する Urbach テール エネルギー \({E}_{U}\) の指数関数的吸収。 \(\frac{\Delta E}{\Delta A}\) は、Cu2O および CuO ナノ構造が Tauc バンドギャップと比較して非常に感度の高い一次微分バンドギャップ出力を生成するという TA の顕著な効果を示しています。 この結果は、温度が 70 °C に達すると \({E}_{U}\) が減少し、80 °C で急激に増加したことも示しています。 このパターンの変化は、ウィリアムソン・ホール微小ひずみで観察される傾向と平行しており、平均結晶子サイズ \({D}_{m}\) の変動からも明らかであり、これも温度変化に対する原因反応の 1 つです。またはpH。 したがって、今回の研究では、TA 存在下での合成されたままの Cu2O および CuO ナノ構造の構造的および光学的相関は、pH 変化とリガンド錯体形成反応の組み合わせ反応であることが解明されました。 得られた結果は、TA 官能化 Cu ベース酸化物ナノ構造の物理的特性と光学的特性の間の程度関係をさらに理解するための、より包括的な研究範囲を示唆しています。

銅 (Cu) ベースの酸化物ナノ構造の機能化は、最新の触媒発電やフレキシブルまたはウェアラブルな小型電子製品など、エネルギーの変換と輸送に現れる励起子産業デバイスの用途において不可欠となっています 1、2、3、4、5。 容易に合成および製造できるナノベースの酸化物材料の固有の物理的特徴を活用することは、これらの材料の開発過程における主要な懸案事項である。 化学還元ルートは、複雑なナノ構造ベースの粒子を合成するために最も利用される方法です6、7、8。 Cu ベースの酸化物ナノ構造は、光起電力装置やソーラーハーベスターなど、光を他の形態のエネルギーに変換する際に優れた機能を備えた酸化物金属グループに属します9、10、11、12。 これらの二元酸化物 (Cu2O および CuO) は、p 型スーパーキャパシタ電極材料として実現可能であり、可視スペクトル全体にわたって優れた集光能力を示し、量子レベルでほぼすべての光子エネルギーを蓄積することができます。 Cu2O と CuO の両方を組み込むと、1 つのシステムで二相変化が刺激され、驚くべき特性が引き起こされます。 たとえば、Cu2O と CuO の再結合は、裸の Cu2O または CuO16 よりも顕著な光電流密度で高い安定性をもたらします 13,14,15。 これらは、ナノ構造の集合または分布、形態、結晶化度、平均結晶子サイズ、エネルギーの乱れ（バンドギャップ吸収）の顕著な変化に関連しています。

硝酸銅(II)三水和物、塩化銅(II)二水和物、硫酸銅(II)などの最も一般的に使用される銅塩前駆体は、生細胞に対する生態毒性が知られています17、18。 生態毒性は主に、Cu の活性酸素種の形成を容易にする Cu イオン自体の活性酸化還元によるもので、エアロゾル毒性を引き起こす可能性があります。 半世紀にわたり、基本的な毒性の原因は、Cu の化学種を変化させる遊離第二銅イオンの数とその濃度に関連することが知られてきました 19,20,21。 第二銅イオン (Cu2+ または Cu3+) の酸化還元レベルは、酸化状態の違いにより異なることに注意してください 22、23、24。 Cu 複合種の不安定性がこの状態の一因となります。 これらすべての要因は、無機リガンドの結合によって減少する可能性があり、これにより主に不安定性が減少し、したがってリガンドナノ構造の相対的な親和性が低下する可能性があります。 有機分子の存在は、その後の反応速度の違いによる拡散距離の大幅な変動に寄与する可能性があります。