تحضير ودراسة طيفية للمركب الجزيئي Cds NPS/ZnO,NPs/rGo
حصل التدريسي محمد حمزة التدريسي في قسم فيزياء الليزر / كلية العلوم للبنات على شهادة الدكتوراة عن اطروحته ((تحضير ودراسة طيفية للمركب الجزيئي النانوي Cds NPS/ZnO,NPs/rGo )) وقال الباحث تم في هذا البحث وبنجاح تحضير كل من جسيمات كبريتات الكادميوم النانوية ، جسيمات اوكسيد الزنك النانوية ،جسيمات الزنك النانوية / اوكسيدالكرافين المختزل ،جسيمات كبريتات الكادميوم النانوية / اوكسيد الكرافين المختزل و كبريتات الزنك النانوية /اوكسيد الزنك/اوكسيد الكرافين المختزل وبتراكيز مختلفة من خلات الكادميوم الجافه وهي (ج1=0.025/2،ج2=0.05/2، ج3=0.125/ 2، ج4=0.25/2،ج5=0.5/2 ،ج6=0.7/2 ،ج7=1/2) بطريقة ( hydrothermal) والتي لدنت عند درجة500 درجة سليزية ولفترة ساعة كاملة بينما أوكسيد الكرافين تم تحضيره باستخدام طريقة (hummer).النماذج المحضرة تم تشخيصها بتقنيات مختلفة مثل جهاز حيود الاشعة السينية
 
،المجهر الإلكتروني الماسح ،ومطياف تشتت الطاقة ،والمجهر الإلكتروني النفاذ ومطياف الاشعة تحت الحمراء ،ومطياف الامتصاصية باستخدام مبدا الانعكاسية .وقال الباحث ان نتائج اثبتت حيود الاشعة السينية وان الكرافين اوكسايد المحضر يمتلك قمة جديدة (001) عند 10.74 والتي تقابل المسافة الذرية 8.48321 انكستروم بسبب اكسدة الكرافايت وهذه المسافة اكبر مما موجود للكرافايت .اثبتت نتائج حيود الاشعة السينية لكل من جسيمات اوكسيد الزنك النانوية ،جسيمات الزنك النانوية / اوكسيدالكرافين المختزل و كبريتات الزنك النانوية /اوكسيد الزنك/اوكسيد الكرافين المختزل وبتراكيز مختلفة من خلات الكادميوم الجافه انها تمتلك طورwurtzite لجسيمات اوكسيد الزنك النانوية. آما نتائج الاشعة السينية لكل من كبريتات الكادميوم النانوية و جسيمات الكبريتات النانوية /اوكسيد الكرافين المختزل فأنها ايضا تملك طورwurtzite لجسيمات كبريتات الكادميوم النانوية. لم يتم الكشف عن قمم للشوائب وهذا يدل على ان المواد المصنعة ذات نقاوة جيدة .وكذلك اختفت القمه للكرافين اوكسايد وهذا يدل على ان اوكسيد الكرافين تحول بالكامل الى اوكسيد الكرافين المختزل بواسطة تقنية ( hydrothermal).اشارت قياسات حيود الاشعة السينية ان عملية الاضافة لا تغير من شكل الطور السداسي. وان شدة القمم تتناقص مع وجود تعريض بسيط عند زيادة تركيز خلات الزنك الجافة بسبب تناقص الحجم البلوري للمركب كبريتات الزنك النانوية /اوكسيد الزنك/ الكرافين اوكسايد المختزل وهذا يعني ان حجم الجسيمات يتناقص مع زيادة تركيز خلات الكادميوم الجافة. وهذا يودي الى تناقص التبلور مع زيادة التركيز. صور المجهر الإلكتروني الماسح للكرافين اوكسايد عبارة عن شرائح (sheets) بينما جسيمات اوكسيد الزنك لها شكل كروي بمتوسط حجم للجزيئات 30.5 نانومتر .اما جسيمات كبريتيد الكادميوم فلها تركيب مكون من اجزاء ( fractal) مكون من جسيمات صغيرة مختلفة الاحجام .من الواضح ان هذه الاجسام تتجمع بمعدل نصف قطر 50 نانومتر .اما صورة المجهر الإلكتروني الماسح للمركب اوكسيد الزنك /الكرافين اوكسايد المختزل بين انه يتكون من جسيمات كروية الشكل وبمعدل نصف قطر 25 نانو متر وان هذه الجسيمات تكون متراصة بشكل كبير ومتجمعة في تركيب طولي. آما المجهر الإلكتروني الماسح للمركب كبريتيد الكادميوم/اوكسيد الكرافين المختزل اوضحت ان المادة تتكون من اجزاء (fractal ) وهذا الجزء مكون من جسيمات كروية وبأحجام مختلفة .هذه الجسيمات تتجمع بشكل كبير وبمعدل نصف قطر 56.2 نانومتر وموزعة بانتظام على شريحة أوكسيد الكرافين المختزل .هذه الجزيئات تتجمع لتكوين عناقيد تتواجد على شريحة أوكسيد الكرافين المختزلة. يتضح من صورة المجهر الإلكتروني الماسح للمركب الثلاثي كبريتيد الكادميوم /زنك اوكسايد /كرافين اوكسايد المختزل والذي صنع بتراكيز مختلفة لخلات الكادميوم الجافة ان معدل حجم الجسيمات الكروية يتناقص مع زيادة تركيز خلات الكادميوم الجافة وهذا يتوافق مع قياسات حيود الاشعة السينية لكل العينات. أوكسيد الكرافين لا يظهر بشكل (sheet ) عند زيادة تركيز خلات الكادميوم الجافه لان تركيزه قليل في المركب الثلاثي المحضر. أشارت نتائجEDS ان كل المركبات المحضرة لا تحتوي على شوائب وهذا يتوافق مع قياسات حيود الاشعة السينية . النفاذية للأشعة تحت الحمراء (FTIR) تزداد مع زيادة تركيز خلات الكادميوم الجافة. طيف الامتصاص لأوكسيد الكرافين اظهر انه يمتلك قمه امتصاص عند 196 نانومتر واخرى عند 295 نانومتر بينما طيف الامتصاص لجسيمات اوكسيد الزنك اوضح انه يمتلك قمة امتصاص عند 372 نانومتر. من الواضح ان قمة الامتصاص قد ازيحت الى الاطوال الموجية الاقصر(ازاحة زرقاء نسبة لأوكسيد الزنك الاساسي(المايكرو)مع وجود انخفاض معدل نصف القطر للجزيئات النانوية. آما طيف امتصاص كبريتيد الكادميوم النانوي فانه يمتلك حزمة امتصاص عريضة تظهر عند مدى الاطوال الموجية 550-320 نانومتر (اي يمتلك ازاحة حمراء بالمقارنة مع كبريتيد الكادميوم الاساسي (بالمايكرو) الذي له قمة امتصاص عند 515 نانومتر) .اما طيف الامتصاص للمركب الثلاثي النانوي المصنع كبريتيد الكادميوم /اوكسيد الزنك /اوكسيد الكرافين المختزل بتراكيز مختلفة لخلات الكادميوم الجافة اوضح انه يمتلك حزمتي امتصاص . حافة حزمة الامتصاص الاولى بسبب وجود كبريتيد الكادميوم النانوية حزمة الامتصاص الثانية ممكن ان تشير الى امتصاص اوكسيد الزنك . لم تظهر قمة امتصاص لأوكسيد الكرافين المختزل لاكن وجود اوكسيد الكرافين المختزل ساهم في احداث ازاحة بسيطة في طيف الامتصاص للمركب الثلاثي النانوي .ان اعلى تركيز لخلات الكادميوم الجافة وهو (7ج=1/2)يمتلك اكبر نطاق امتصاص يمتد من 593.3-335 نانومتر .ان الازاحة الحمراء في طيف الامتصاص الى منطقة الدى المرئي (ازاحة حمراء)للمركب الثلاثي المصنع يشير الى ترابط ناجح بين جسيمات كبريتيد الكادميوم النانوية وجسيمات اوكسيد الزنك النانوية واوكسيد الكرافين المختزل. هذا يعني ان الازاحة الحمراء في طيف الامتصاص عند زيادة تركيز خلات الكادميوم الجافة يودي الى تقليل فجوة الطاقة .ايضا ،ولان اعلى تركيز (7ج=1/2) يمتلك ازاحة زرقاء يلاحظ ان حجم الجسيمات يتناقص لذلك يعتبر التركيز (7ج=1/2) افضل تركيز لتصنيع الخلية الشمسية في هذه الدراسة . يلاحظ ان فجوة الطاقة تقل عند زيادة تركيز خلات الكادميوم الجافة بسبب العيوب المضافة .تم في هذه الدراسة تصنيع خليتين شمسيتين عند أوطأ تركيز (1ج=0.025/2) واعلى تركيز (7ج=1/2) باستخدام تقنية الترسيب بالليزر[ذو الطول الموجي 1064 نانومتر ،عرض النبضة 10 ثانية وعدد النبضات 300 نبضة وطاقة النبضة 200 ملي جول والتردد 6 هيرتز ودرجة الحرارة 250 درجة سليزية والضغط 5-^ 10ملي بار والمسافة بين الهدف ولوح الترسيب هي 3.5سنتمتر ] ولوحظ ان فولتية الدائرة المفتوحة والفولتية العظمى واعظم تيار والكفاءة تزداد بزيادة تركيز خلات الكادميوم الجافة. بما ان اعلى تركيز يمتلك ازاحة حمراء اعلى من أوطأ تركيز هذا يودي الى زيادة مفرطة في استطارة الشوائب المؤينة و معامل الامتصاص وبالتالي عدد الشحنات المتولدة يزداد وهذا يودي الى زيادة كل من معامل الرص واعظم تيار وفولتية وكفاءة .
عباس الجبوري / اعلام الكلية
|