SYNTHESIS OF GRAPHENE-BASED NANOSTRUCTURED METAL OXIDE SEMICONDUCTORS USING PULSED LASER ABLATION TECHNIQUE. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Moqbel_Redhwan.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

يرتبط هذا العمل بعملية تسمى , تفتيت المواد الموجودة داخل السوائل باستخدام الليزر, لتكوين مواد نانوية, وهي عملية بسيطة وسريعة حيث تقلل وقت التكوين من عدة ساعات الى بضعة دقائق , علاوة على ذلك هذه العملية لا تحتاج تسخين الى درحة حرارة عالية ولا الى مواد كيميائية سامة , كذلك الا تحتاج الى تنقية الشوائب فالمواد النانوية المنتجة عالية النقاوة واكثر استقرارا. بهذه الطريقة تم تكوين كبريتيد الكادميوم ذي البنية النانوية , والمركب ذي البنية النانوية (كبريتيد الكادميوم مع الجرافين ), و اكسيد الزنك ذي البنية النانوية , وكذلك المركب النانوي (اكسيد الزنك مع الجرافين) . وقد اعتمدنا في تكوين المواد والمركبات النانوية السابقة على كبريتيد الكادميوم ذي البنية التركيبية الكبيرة (مايكرو) وعالي النقاوة (99.99%) وكذلك الزنك عالي النقاوة (99.99%) وكذلك اكسيد الجرافين كمواد اساسية للحصول على المركبات النانوية. اظهرت الدراسات للخصائص البصرية والسطحية للمواد والمركبات النانوية بأن المركبات النانوية اصبحت اكثر كفاءة من المواد النانوية وذلك يرجع للاسباب التالية: (1) زيادة السطح المعرض للضوء عن طريق التخفيف من تجمع المواد النانوية حيث توزعت على سطح الجرافين وبالتالي زيادة امتصاص الضوء (2) التقليل من عملية اعادة الاتحاد بين الالكترونات السالبة والفجوات الموجبة وبالتالي زيادة كفاءة المركبات النانوية (3) زيادة امتصاص الضوء في منطقة الضوء المرئي وهذا ادى ايضا الى زيادة فعالية وكفاءة المركبات النانوية مقارنة بالمواد النانوية بدون جرافين. في المركبات النانوية كبريتيد الكادميوم مع الجرافين وكذلك اكسيد الزنك مع الجرافين لعبت اوراق الجرافين دورا هاما في تحسين كفاءة اشباه الموصلات مع كبريتيد الكادميوم وكذلك اكسيد الزنك حيث عملت على زيادة سطح اشباه الموصلات وكذلك لعبت دور اساسي كقابل للالكترونات من اجل التقليل من عملية اعادة لااتحاد بين الالكترونات والفجوات وبالتالي زيادة كفاءة المركبات النانوية. من اجل تقييم كفاءة مركبات اشباه الموصلات النانوية فقد استخدمنا كبريتيد الكادميوم وكذلك مركب كبريتيد الكادميوم مع الجرافين كحفاز ضوئي لمعالجة وتنقية المياة المحتوية على الصبغة الكيميائية الميثلين الازرق وكذلك اكسيد الزنك و مركب اكسيد الزنك مع الجرافين استخدما كحفاز ضوئي لمعالجة وتنقية المياة المحتوية على صبغة الميثلين البرتقالية وكانت كفاءة المركبات النانوية اكثر من المواد النانوية النقية في تنقية المياه من الاصباغ السابقة الذكر تحت تاثير الضوء المرئي

English Abstract

This work is associated to the development of a simple and rapid one step synthesis process (where the reaction time is reduced from several hours to a few minutes), which does not require high temperature, toxic chemicals, and any final treatment to remove the unwanted by-products, called pulsed laser ablation in liquids (PLAL) method, for the synthesis of high purity, stable and less agglomeration nanostructured semiconductors. Nanostructured and nanocomposites of CdS, rGO/CdS nanocomposites, ZnO nanostructured and rGO/ZnO nanocomposites were synthesized using PLAL technique. In order to synthesize nanostructured CdS, ZnO, rGO/ZnO and rGO/CdS, we adopted the technique of pulsed laser ablation in liquids (PLAL) to synthesize highly pure CdS NPs and the required CdS/reduced graphene oxide nanocomposites (CdS/rGO) using high purity (99.9%) microstructured CdS, Zn and GO as chemical precursors. The optical and morphological characterizations revealed that the anchoring of CdS and ZnO on rGO transformed the CdS/rGO and ZnO/RGO composites into an efficient photocatalyst by enhancing the following positive attributes required for a good photocatalyst: • the inherent tendency of aggregation of CdS and ZnO is considerably reduced, CdS NPs and ZnO NPs with an average grain size of 21 nm are well placed on the rGO sheets, and hence the surface area of the catalyst was significantly increased to provide more active sites. • The reduced rate of photo induced electron hole recombination manifested in the photoluminescence spectrum indicated the effective charge separation. • In the visible and infrared region, the photo-catalyst exhibited enhanced absorption, which ensured the effectiveness of this material in naturally abundant solar radiation. In CdS/rGO and ZnO/RGO nanocomposites, the rGO sheets play the role of a supporting matrix, co-catalyst, and electron acceptor for ZnO and CdS. To evaluate the photo-catalytic efficiency of CdS/rGO, we applied it under ,visible irradiation, for degrading methylene blue (MB) dye and found that CdS/rGO nanocomposite was more efficient than bare CdS. Also, to test the photocatalytic activity of ZnO/RGO, we applied it for degrading RhB dye and found that RGO/ZnO nanocomposite was more efficient than bare ZnO under visible irradiation.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Physics
Department:	College of Engineering and Physics > Physics
Committee Advisor:	redhwanalsamee@yahoo.com, Redhwan
Committee Members:	Abdulhamid, Anwar
Depositing User:	REDHWAN MOQBEL (g201302630)
Date Deposited:	25 Nov 2018 12:52
Last Modified:	31 Dec 2020 07:43
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140834