Structural and Morphological Characterization of CuO Nanostructure Precipitated by Water-soluble Copper (II) Nitrate Hemi(pentahydrate) and NaOH as Reactants

Abstract

У роботі вперше вдало була розроблена однорідна губчаста пориста наноструктура CuO шляхом екологічно чистого осадження. Продукт був отриманий з використанням нітрат-гемі(пентагідрату) міді (II) та NaOH як реагентів без термічної обробки або використання будь-яких домішок та поверхнево-активних речовин. Кристалографічна структура, функціональна група та морфологія поверхні зразків характеризувалися рентгенівською дифракцією (XRD), інфрачервоною спектроскопією з перетворенням Фур'є (FTIR) та скануючою електронною мікроскопією (SEM). XRD аналіз показує утворення чистої і висококристалічної моноклінної структури CuO із середнім розміром зерна близько 23,8 нм. Результат FTIR вказує на те, що характерні смуги коливань, які з'явилися в діапазоні 400- 650 см – 1, можна приписати коливанням розтягування зв'язку Cu–O. Крім того, SEM зображення зразка CuO чітко демонструють однорідну губчасту нанопористу структуру з ростом волокон на поверхні з розміром пор від 70 до 90 нм. Отже, ця незвичайна структура потенційно може служити каталізатором знищення забруднюючих речовин, а також поглиначем сонячної енергії світла.

In the present work, for the first time, a homogeneous sponge-like porous CuO nanostructure was successfully developed via an eco-friendly precipitation route. The product was obtained using copper (II) nitrate hemi(pentahydrate) and NaOH as reactants without thermal treatment or use of any additives and surfactants. The crystallographic structure, functional group and surface morphology of the samples were characterized by X-ray diffractometry (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). XRD analysis reveals the formation of a pure and highly crystalline CuO monoclinic structure with an average grain size of around 23.8 nm. Besides, the FTIR result indicates that the characteristic vibrational bands appeared in the 400-650 cm – 1 range can be ascribed to the stretching vibration of the Cu–O bond. Moreover, SEM images of the CuO sample clearly demonstrate a uniform sponge-like nanoporous structure with fiber growth on the surface with pore sizes ranging from 70 to 90 nm. Hence, this fascinating structure could potentially serve as a catalyst for the destruction of pollutants as well as a solar absorber for capturing sunlight energy.