1D Oxide Nanostructures Obtained by Sol-Gel and Hydrothermal Methods

این کتاب روش‌های سل-ژل شیمیایی مرطوب و روش‌های هیدروترمال را برای تهیه نانوساختار اکسید 1 بعدی ارائه می‌کند. این روش‌ها مسیری جذاب برای سنتز نانومواد چند منظوره را نشان می‌دهند، زیرا همه‌کاره، ارزان هستند و بنابراین برای به دست آوردن طیف وسیعی از مواد اکسیدی با مورفولوژی و خواص مناسب مناسب هستند. سه اکسید خاص (SiO2، TiO2، ZnO) به تفصیل مورد بحث قرار گرفته‌اند تا اصل ژل سل و آماده‌سازی هیدروترمال نانوساختارهای اکسید 1 بعدی را نشان دهند. سایر اکسیدهای سنتز شده از طریق این روش نیز به طور خلاصه ارائه شده است.

در سرتاسر کتاب، همبستگی بین ساختار لوله ای و خواص فیزیکی و شیمیایی این مواد برجسته شده است. نانوساختارهای اکسید 1 بعدی به دلیل مورفولوژی محدود، خواص نوری و الکتریکی جالبی از خود نشان می‌دهند. علاوه بر این، یک هندسه به خوبی تعریف شده می تواند با گونه های فعال شیمیایی مرتبط باشد. به عنوان مثال، نانولوله‌های SiO2 خالص یک فعالیت فوتوکاتالیستی خفیف نشان دادند، در حالی که مواد لوله‌ای SiO2 با پلاتین دوپ شده به عنوان ریزراکتور در واکنش‌های کاتالیزوری عمل می‌کنند. در مورد نانولوله‌های تیتانیا و تیتانات، سطح ویژه بزرگ و حجم منافذ، توانایی تبادل یون، افزایش جذب نور و قابلیت انتقال سریع الکترون، توجه تحقیقاتی قابل توجهی را به خود جلب کرده‌اند. تغییرات شیمیایی و فیزیکی (روش‌های هیدروترمال به کمک مایکروویو) که در اینجا مورد بحث قرار می‌گیرند سینتیک تشکیل نانولوله‌ها را بهبود می‌بخشند. نانومیله‌ها/لوله‌های ZnO به‌عنوان ذرات تصادفی یا به‌عنوان مناطق وسیعی از نانوساختارهای ZnO 1 بعدی کوچک و جهت‌دار روی انواع زیرلایه‌ها تهیه شدند. در مورد دوم یک لایه سل-ژل بر روی بستر قبل از آماده سازی هیدروترمال قرار می گیرد. با استفاده از ناخالصی های مناسب، می توان پوشش هایی از نانومیله های اکسید روی با رفتار الکتریکی کنترل شده به دست آورد.

This book presents wet chemical sol-gel and hydrothermal methods for 1D oxide nanostructure preparation. These methods represent an attractive route to multifunctional nanomaterials synthesis, as they are versatile, inexpensive and, thus, appropriate for obtaining a wide range of oxide materials with tailored morphology and properties. Three specific oxides (SiO2, TiO2, ZnO) are discussed in detail in order to illustrate the principle of the sol-gel and hydrothermal preparation of 1D oxide nanostructures. Other oxides synthesized via this method are also briefly presented.

Throughout the book, the correlation between the tubular structure and the physico-chemical properties of these materials is highlighted. 1D oxide nanostructures exhibit interesting optical and electrical properties, due to their confined morphology. In addition, a well-defined geometry can be associated with chemically active species. For example, the pure SiO2 nanotubes presented a slight photocatalytic activity, while the Pt-doped SiO2 tubular materials act as microreactors in catalytic reactions. In the case of titania and titanate nanotubes, large specific surface area and pore volume, ion-exchange ability, enhanced light absorption, and fast electron-transport capability have attracted significant research interest. The chemical and physical modifications (microwave assisted hydrothermal methods) discussed here improve the formation kinetics of the nanotubes. The ZnO nanorods/tubes were prepared as random particles or as large areas of small, oriented 1D ZnO nanostructures on a variety of substrates. In the latter case a sol-gel layer is deposited on the substrate prior to the hydrothermal preparation. Using appropriate dopants, coatings of ZnO nanorods with controlled electrical behavior can be obtained.