Optoelectronic Study on Starch Capped Cadmium Sulfide Nanoparticles

Abstract

Метод зеленого синтезу з використанням розчинного крохмалю як стабілізуючого агента у водному середовищі використовується для отримання наночастинок CdS. Він має перевагу перед звичайним методом із залученням токсичних реагентів. У статті повідомляється про дослідження оптичних властивостей наночастинок CdS, підготовлених методом зеленого синтезу з різними значеннями рН. Зразки готували хімічним шляхом та досліджували методами скануючої електронної мікроскопії, абсорбційної спектроскопії в УФ та видимому діапазонах, інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є та фотолюмінесценційної спектроскопії. Результати експериментів показали синій зсув довжини хвилі поглинання у випадку об'ємного CdS, що вказує на утворення частинок невеликих розмірів та ефект квантового утримання із збільшенням ефективної ширини забороненої зони. Розмір частинок був оцінений за рівнянням Бруса та емпіричною моделлю Ю. Спектри фото-люмінесценції показують випромінювання границі зони та випромінювання станів глибоких пасток. Координати CIE перевіряють випромінення CdS у видимому діапазоні. Синій зсув у випромінюванні границі зони та червоний зсув у випромінюванні станів пасток спостерігаються із меншими значеннями рН. Існування функціональних груп було визначено інфрачервоною спектроскопією з перетворенням Фур'є, це підтверджує наявність крохмалю як стабілізуючого агента. Зміна рН модифікує оптичні властивості та зменшення розміру наночастинок сульфіду кадмію.

Green synthesis method using soluble starch as a stabilizing agent in an aqueous medium is used to prepare CdS nanoparticles. It has an advantage over the conventional method involving toxic reagents. Here in, a study on the optical properties of CdS nanoparticles prepared by green synthesis method with different pH values is being reported. The samples were prepared by chemical route and characterized by scanning electron microscopy, UV-Vis absorption spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and photoluminescence spectroscopy. The experimental results showed a blue shift in absorption wavelength with respect to bulk CdS that indicates small size formation of particles and quantum confinement effect with increase in the effective energy band gap. The size was estimated by the Brus equation and empirical Yu model. Photoluminescence spectra show band edge emission and deep trap states emission. The CIE coordinates verify the emission of CdS in visible region. The blue shift in band edge emission and red shift in trap state emission are observed with lower pH values. The existence of functional groups was identified by Fourier transform infrared spectroscopy, it confirms the presence of starch as a stabilizing agent. Variation in pH modifies the optical properties and reduction in the size of cadmium sulfide nanoparticles.