Electrochemical Synthesis of Zinc Oxide in the Presence of Surfactant FARMACOAT

Abstract

У роботі представлено електрохімічний синтез цинк оксиду в присутності поверхнево-активної речовини (ПАР) FARMACOAT з розчину натрій хлориду і відповідної концентрації ПАР (в діапазоні 0÷2,0 г/л). Було проведено 10 експериментів та для синтезованих зразків виконано Х-променевий фазовий аналіз. Усі порошки не містять домішкових фаз. Кристалічна структура утворених наночастинок належить до гексагональної сингонії (Пр.гр. P63mc) і є нецентросиметричною. Згідно з другим координаційним оточенням, утворений кубооктаедр містить три атоми цинку, які розташовані в тетраедричних позиціях, що становить 3/8 усіх тетраедричних пустот. В той час як октаедичні пустоти є порожніми, що дозволяє проводити допування таких речовин атомами перехідних металів, що мають тетраедричне оточення і характеризуються невеликими атомними радіусами (н-д залізо, нікол, кобальт). Також отримані наночастинки аналізували за допомогою СЕМ. З отриманих зображень отримали інформацію щодо ширини, довжини та товщини частинок. Важливо зазначити, що ширина і довжина частинок є досить значною, проте товщина частинок перебуває в межах 25-29 нм. В цілому найбільше число частинок (за шириною) міститься в діапазоні 51÷100 нм для 0,2 до 1,4 г/л ПАР. При збільшенні концентрації число частинок зміщуються в діапазон 151÷200 нм. За довжиною можна помітити найдрібніші частинки частинки 30÷50 нм, а найбільші 1,5, а подекуди і 2,5 мкм. Для зразків, синтезованих у присутності найменшого вмісту ПАР кількісно переважають частинки з розмірами від 50 до 200 нм, а у випадку зразків з максимальним умістом ПАР – від 300 до 400 нм. Таким чином, за невеликих концентрацій ПАР параметри частинок менші, а при збільшенні концентрації ПАР і товщина, і довжина суттєво зростають.

In this work, we present the electrochemical synthesis of zinc oxide in the presence of the surfactant FARMACOAT from a sodium chloride solution and the corresponding surfactant concentration (in the range of 0 to 2.0 g/L). A total of 10 experiments were conducted, and X-ray phase analysis was performed on the synthesized samples. All powders do not contain impurity phases. The crystalline structure of the formed nanoparticles belongs to the hexagonal crystal system (Space group P63mc) and is non-centrosymmetric. According to the second coordination environment, the formed cuboctahedron contains three zinc atoms located in tetrahedral positions, which accounts for 3/8 of all tetrahedral voids. While the octahedral voids are empty, allowing for doping with such substances as transition metal atoms that have a tetrahedral environment and are characterized by small atomic radii (e.g., iron, nickel, cobalt). The obtained nanoparticles were also analyzed using SEM. From the obtained images, information regarding the width, length, and thickness of the particles was gathered. It is important to note that the width and length of the particles are quite significant; however, the thickness of the particles ranges from 25 to 29 nm. Overall, the largest number of particles (by width) is found in the range of 51 to 100 nm for surfactant concentrations from 0.2 to 1.4 g/L. With an increase in concentration, the number of particles shifts to the range of 151 to 200 nm. In terms of length, the smallest particles are in the range of 30 to 50 nm, while the largest reach up to 1.5, and occasionally even 2.5 μm. For samples synthesized in the presence of the lowest surfactant content, particles sized from 50 to 200 nm quantitatively prevail, whereas in the case of samples with the maximum surfactant content, particles range from 300 to 400 nm. Thus, at low surfactant concentrations, particle parameters are smaller, while with increasing surfactant concentration, both thickness and length significantly increase.