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Jun 24, 2023

탄닌산 기능화된 Cu의 물리적 및 광학적 조사

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 9909(2022) 이 기사 인용 2019 액세스 3회 인용 Altmetric Metrics 세부 정보 다음을 수행할 수 있는 온화하고 저렴한 녹색 환경의 필요성

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 9909(2022) 이 기사 인용

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출력 나노구조의 이국적인 특성을 생성할 수 있는 온화하고 저비용의 녹색 환경에 대한 필요성이 오늘날 매력적입니다. 이러한 요구 사항을 활용하여 구리(Cu) 기반 산화물 나노구조는 생체적합성 천연 폴리페놀인 탄닌산(TA)을 환원제이자 안정제로 사용하는 60, 70 및 80°C에서 원팟(one-pot) 반응을 통해 성공적으로 합성되었습니다. 구조적 및 광학적 연구는 이 혼합된 Cu2O 및 CuO 나노구조의 표면 형태, 상 순도, 원소 조성, 광학 미세 변형 및 광학 고유 에너지에 대한 TA의 영향을 공개했습니다. 광학 기반 방법은 첫 번째 미분 흡광도 곡선 \(\frac{\Delta E}{\Delta A}\) 및 기존 Tauc 밴드갭에 대한 Urbach 꼬리 에너지 \({E}_{U}\)의 지수적 흡광도. \(\frac{\Delta E}{\Delta A}\)는 Cu2O 및 CuO 나노구조가 Tauc 밴드갭에 비해 훨씬 민감한 1차 미분 밴드갭 출력을 생성하는 TA의 뚜렷한 효과를 보여줍니다. 결과는 또한 온도가 70°C에 도달하면 \({E}_{U}\)가 감소한 다음 80°C에서 급격한 증가를 경험한다는 것을 보여줍니다. 패턴의 변화는 Williamson-Hall 미세 변형률에서 관찰된 경향과 유사하며 온도 변화에 대한 원인 반응이기도 한 평균 결정 크기 \({D}_{m}\)의 변화에서 분명합니다. 또는 pH. 따라서, 현재 연구에서는 TA 존재 하에서 합성된 Cu2O 및 CuO 나노구조에 대한 구조적 및 광학적 상관관계가 pH 변화와 리간드 착물화 반응의 결합된 반응이라는 것이 밝혀졌습니다. 획득된 결과는 TA 기능화된 Cu 기반 산화물 나노구조의 물리적 특성과 광학적 특성 사이의 관계를 더 깊이 이해하기 위한 보다 포괄적인 범위의 연구를 제안합니다.

구리(Cu) 기반 산화물 나노구조의 기능화는 현대 촉매 발전 및 유연하거나 착용 가능한 소형 전자 제품과 같은 에너지 변환 및 전달에서 나타나는 여기자 산업 장치 응용 분야에서 필수적입니다. 쉽게 합성되고 제조되는 나노 기반 산화물 소재의 고유한 물리적 특징을 활용하는 것이 이러한 소재 개발 경로의 주요 관심사입니다. 화학적 환원 경로는 복잡한 나노구조 기반 입자를 합성하는 데 가장 많이 활용되는 방법입니다6,7,8. Cu 기반 산화물 나노구조는 광전지 장치 및 태양열 수확기9,10,11,12와 같은 다른 형태의 에너지로 빛을 변환하는 데 탁월한 기능을 가진 산화물 금속 그룹에 속합니다. p형 슈퍼 커패시터 전극 재료로서 이러한 이원 산화물(Cu2O 및 CuO)의 실현 가능성은 전체 가시 스펙트럼에 걸쳐 뛰어난 광 수확 능력을 나타내며 양자 수준에서 거의 모든 광자 에너지를 축적할 수 있습니다. Cu2O와 CuO의 결합은 하나의 시스템에서 2상 변화를 자극하여 놀라운 특성을 유발합니다. 예를 들어, Cu2O와 CuO의 재결합은 순수 Cu2O 또는 CuO16보다 놀라운 광전류 밀도13,14,15로 높은 안정성을 제공합니다. 이는 나노구조의 조립 또는 분포, 형태, 결정화도, 평균 결정 크기 및 에너지 장애(밴드 갭 흡수)의 현저한 변화와 관련이 있습니다.

Cu(II) 질산염 삼수화물, Cu(II) 염화물 탈수화물 및 Cu(II) 황산염과 같이 가장 일반적으로 사용되는 구리염 전구체는 살아있는 세포에 대한 생태독성으로 알려져 있습니다17,18. 생태독성학은 주로 Cu의 활성 산소종의 형성을 용이하게 하는 Cu 이온 자체의 활성 산화환원에 기인하며 따라서 에어로졸 독성을 유발할 수 있습니다. 반세기 동안 근본적인 독성의 원인은 Cu의 화학적 종분화를 변화시키는 유리 구리 이온의 수와 농도와 관련이 있다고 알려져 있습니다. 산화 상태의 차이로 인해 구리 이온(Cu2+ 또는 Cu3+)의 산화환원 수준이 다르다는 점에 유의해야 합니다. Cu 복합종의 불안정성이 이러한 조건에 기여합니다. 이러한 모든 요인은 무기 리간드의 부착으로 감소될 수 있으며, 이는 주로 불안정성을 감소시켜 리간드-나노구조의 상대적 친화력을 감소시킬 수 있습니다. 유기 분자의 존재는 후속 반응의 다양한 동역학을 설명할 수 있는 확산 거리 측면에서 훨씬 더 큰 변화에 기여할 수 있습니다.