Structural, Optical, Morphological and Thermal Properties of CuO Nanoparticles Prepared by Sol-gel Technique

Abstract

У статті описана екологічна технологія підготовки наночастинок оксиду міді, їх структурні та морфологічні параметри та аналіз енергії забороненої зони. Нанорозмірні частинки оксиду міді (CuO) були виготовлені методом золь-гелю. Для аналізу наночастинок застосовуються порошкова рентгенівська дифракція (XRD), інфрачервона спектроскопія з використанням перетворення Фур'є (FTIR), скануюча електронна мікроскопія, спектри поглинання в ультрафіолетовій і видимій (UV-vis) областях та теплові спектри. Аналіз порошкової XRD показав, що було виявлено моноклінну структуру з відмінним розміром кристалітів та d-відстанню. Спектральні результати FTIR підтвердили наявність енергетичних смуг Cu-O у підготовлених наночастинках. Морфологія зразків підтверджує випадкову сферичну форму наночастинок. Підготовлені частинки CuO показують, що зміна кольору відбувається при синтезі, що підтверджують його відповідні піки при 253 нм, які були проаналізовані за допомогою UV-vis спектроскопії. Ширина забороненої зони дорівнює 1.3 еВ. Екзотермічні та ендотермічні процеси підготовлених наночастинок були досліджені експериментами TG/DTA.

This article aims to report an environmental friendly preparation technique of copper oxide nanoparticles, their structural and morphological properties, and band gap energy analysis. Copper oxide (CuO) nanosize particles are prepared by sol-gel route. Powder X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, UV-visible absorbance spectra and thermal spectra are used to analyze the nanoparticles. Powder XRD analysis showed that monoclinic structure with excellent crystallite size and d-spacing distance was found. FTIR spectral results confirmed the presence of the Cu-O bands in prepared nanoparticles. Morphology of the samples indicates and confirms the random spherical shape of nanoparticles. Prepared CuO particles show that a color change occurs in synthesis and confirm its respective peaks at 253 nm, which were analyzed through UV-Vis spectroscopy. The band gap is determined equal to 1.3 eV. The exothermic and endothermic processes of prepared nanoparticles were investigated by TG/DTA experiments.