Rapid Wet Chemical Synthesis of Cuprous Oxide (Cu2O) Nanoparticles: Effect of Precursor Concentration

Abstract

Швидкий синтез наночастинок Cu2O проводили методом вологого хімічного синтезу. В роботі йдеться про вплив молярної концентрації прекурсора CuSO4 (0,05-0,15 моль) на структурні, морфологічні та оптичні властивості наночастинок Cu2O. Рентгенодифракційний аналіз синтезованого порошку Cu2O демонструє кубічну структуру з нанокристалічною природою. Середній розмір кристалітів наночастинок Cu2O збільшується від 10 до 25 нм із збільшенням молярності прекурсора. Аналіз скануючою електронною мікроскопією (SEM) показує утворення нанокристалічного Cu2O зі збільшеним розміром частинок через збільшення молярності. FTIR спектроскопічний аналіз встановлює наявність характерних функціональних груп у Cu2O. Спектри UV-Vis показують характерний пік поглинання близько 485 нм, який відноситься до Cu2O. Вимірювання енергетичної ширини забороненої зони з графіка Тауца виявляють її зменшення зі збільшенням молярності прекурсора внаслідок збільшення розміру зерна. Енергетична ширина забороненої зони зменшується з 2,94 до 2,64 еВ за рахунок збільшення розміру зерна в основному через квантового розмірний ефект.

Rapid synthesis of Cu2O nanoparticles was carried out by wet chemical synthesis technique. The effect of CuSO4 precursor molar concentration (0.05-0.15 mol) on the structural, morphological and optical properties of Cu2O nanoparticles is reported. X-ray diffraction analysis of the synthesized Cu2O powder shows a cubic structure with nanocrystalline nature. The average crystallite size of Cu2O nanoparticles increases from 10 to 25 nm with increasing precursor molarity. Scanning Electron Microscopic (SEM) analysis shows nanocrystalline Cu2O formation with increased particle size due to rise in molarity. The FTIR spectroscopic analysis ascertains the presence of characteristic functional groups in Cu2O. UV-Vis spectra show a characteristic absorbance peak around 485 nm attributed to Cu2O. The energy band gap measurements from the Tauc plot reveal a decrease in band gap energy with increasing precursor molarity owing to increased grain size. The band gap energy decreases from 2.94 to 2.64 eV due to an increase in the grain size mainly due to quantum confinement effect.