Preparation of Silver Oxide Nanoparticles and Investigation of the Effect of Cl Doping on Their Structural and Optical Properties

(1)

دیسکا تارذونان هیهت و یراتخاس صاوخ یور رب رلک شیلاآ رثا یسررب و هرقن

نآ یکیتپا اه

نیتمدیس ادوس یقلاخا یدحا ناسحا ،1

و2

،3

قردنلاک نایزیزع راشای

و1

یویگ یلقریپ اضرملاغ ،4 4

درا ققحم هاگشناد ،مولع هدکشناد ،کیزیف هورگ ناریا ،لیبدرا ،یلیب

1

هاگشناد ،کیزیف هدکشناد ناریا ،ناجنز ،ناجنز هیاپ مولع یلیمکت تلایصحت

2

ناریا ،ناجنز ،ناجنز هیاپ مولع یلیمکت تلایصحت هاگشناد ،کیتپا یشهوژپ زکرم 3

ناریا ،نیمن ،نلابس نیون یاه یروانف هاگشناد ،نیون یاه یروانف هدکشناد ،یسدنهم مولع هورگ

4

هدیکچ

: یمیش ناسآ و هداس شور شهوژپ نیا رد یتوص

دیرلک و هرقندیسکا یاهراتخاسونان هیهت یارب هب هرقن

نازیم ریثأت هعلاطم قیقحت نیا فده .تسا هتفر راک

یم هرقندیسکا یکیتپا و یراتخاس صاوخ رب رلک شیلاآ پوکسورکیم ،سکیا وترپ شارپ یاهزیلانآ زا یراتخاس و یکیتپا صاوخ هعلاطم تهج .دشاب

ینورتکلا یشبور

فیط و یئرم یجنس -

شارپ جیاتن .تسا هدش هدافتسا شفنبارف پوکسورکیمریواصت و سکیا وترپ

ینورتکلا ونان لکش یشبور هخولک ار تارذ

یا یم ناشن دننام .دهد

ونان دیرلک و هرقندیسکا یاهراتخاس راتخاس یاراد هرقن

کرولب هزادنا نیگنایم و هدوب یبعکم یرولب دیسکا یاه

دیرلک و هرقن د ره رد هرقن

و زا رتمک دروم یم رتمونان50

فاگ رادقم .دشاب دیرلک و هرقندیسکا یاهراتخاسونان یژرنا

فیط قیرط زا هرقن یئرم یبذج

- ربارب بیترت هب شفنبارف /4

و1 نینچمه .دمآ تسد هب تلو نورتکلا2

عبنم شیلاآ تظلغ شیازفا اب هک دوش یم هدهاشم قندیسکا راتخاس رد یرتشیب رلک متا ،رلک

.تسا هدش نژیسکا متا نیزگیاج هر

هژاو دیلک

یمیش ،هرقندیسکا یاهراتخاسونان: .رلک شیلاآ نازیم ،یتوص

Preparation of Silver Oxide Nanoparticles and Investigation of the Effect of Cl Doping on Their Structural and Optical

Properties

Sevda Seyedmatin¹, Ehsan Ahadi-Akhlaghi^2,3, Yashar Azizian-Kalandaragh^1,4, Gholamreza Pirgholi-Givi⁴

1 Department of Physics, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

2 Department of Physics, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences, Zanjan, Iran

3Optics Research Center, Institute for Advanced Studies in Basic Sciences, Zanjan, Iran

4Deprtment of Engineering Sciences, Sabalan University of Advanced Technologies, Namin, Iran

Abstract – In this research, a simple and easy sonochemistry method have been used for preparation of silver oxide and silver chloride nanostructures. The aim of this research is the effect of the chloride doping on the structural and optical properties of the silver oxide nanostructures. For the characterization of the optical and electrical properties X- ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and UV-Vis spectroscopy have been used. The results of XRD analysis shows the formation of nanocrystals cubic silver oxide and silver chloride materials and in both cases the crystalline size estimated less than 50nm. Band gap of the silver oxide and silver chloride nanostructures have been estimated 1.4 eV and 2 eV respectively.

Also, with increase in the concentration of chloride source, the chloride atoms exchanged by oxygen atoms in the structure of silver oxide.

Keywords: Silver oxide nanostructures, Sonochemistry, amount of chloride atom.

(2)

- 1 همدقم

اااس رد بیکرت ریخا ی ه ر ن قن ه رپ ی هر هخ اااسون ن و ه

لنلاد قپ

ا نو ین یایااش و یکنزیف صاوخ ین ن ااسر :قلاج

ین مرگ و یکنرهکلا

یرادن ه ،لا پ رد و لا پ یهسیل ت کوتوف و یهسیل ت ک تیل عف ،لا پ ین یایش

و ل پ ناوت قجیهن قجوت ین یایاش و یکینورهکلا ی هدرپر ک تهج لا پ ی

ید ن قی حم تس ا درک بلج دوخ قپ ار

. پ ن س راین کن ر ندیس کا

یراون ن ااگ

/2 تاالو نورهکلا1 یلوم مرج ،

/735

، وم رپ مرگ 231

قط ن بوذ ی یهن س قجرد280

یل گچ و دارگ

/14

یهن س رپ مرگ7 رهم

.تااسا بعکم ارذون ن نهم نر ااصم ا یکن

تلت قپ یکااشزه رد ر ن

ه ااسن قتنزه قپ قجوت پ ،رگند یوااس ا .تااس هنه یپورکیم دااض صاوخ ارذون ن دیلوت نین ه ن رن س پ قسن م رد ر ن

قپ ارذ ون ن ننا ، ارذون

فیط قپ ندوزفا یارپ ی س تم قتنزگ دتن م یفرصم لاوصحم ا یعیسو

جوااستم و یهااشادهپ ی ه مرک ،یزلف لن ااسو ،یدتپ قهااسپ نورظ [ تسا دش لند ت 1-3

شور ا د فهسا پ ر ندیسکا .]

ا یفلهخم ی ه

شور لی ق بوسر ی ه

[ ین یایش و4

سر ن ین یایشوتوف ،]5 شپ ت بو

-

[ ین یایااش مرتوردیه ،]6

7[

،]

لااس - 8[ ژ

،]

[ جومورکیم جاوما ،]9

یایاااش [ یتواااص [ ویلوه ،]10

شور .تاااسا داااش قیهت ... و ]11

یایش لی ق ا ین نازم نهشاد لیلد قپ یتوص و تترس ،یحارط تلوهس

،لا پ د پ ،نین ه رول ت ی مد ت سن وصحم یلا پ یتگاه و ف صولخ

شور رن س قپ قک تسا دش ثت پ ه

یایش شور ا شهو ه ننا رد یتوص

ا د فهسا شور رد .دوش د فهسا ر ندیسکا ی هر هخ سون ن دیلوت یارپ ولحم رد بو تهم ی هر اااف د جنا پ وااصارف جاوما ، وااصارف جاوما رفح د جنا ثت پ کاو ک ن ینا

یم ینا کن لیکااات لم ااش قک دوااش

ب ح یرااس ولحم رد ه

یه رد و یر جفنا ندااش یااشیهم و دااشر نه

نه یم ه یعض وم روص قپ یژرنا ید ن راد م دنده ننا رثا رد .دش پ

یم دا ه یم ن ا ن یعض وم ی مد روص قپ ار دوخ قک دوش یژرنا .دهد

شتکاو شنازفا ثت پ دتنهرف ننا ا یااش ن نرااست و ین یایااش یرنذه

یم شتکاو تم ارذون ن زهتااس یارپ قک دوااش

[ تااسا بااس ننا رد .]12

یکیهها و یر ه خ اااس ی ه یگ نو یاااسدت هم و رهتک نده ،شهو ه یم رلک شنلاه نازیم رهتک قنرط ا ر ندیس کا ی هر هخ س ون ن دش پ

یر ه خ اااس و یکیهها صاوخ رپ رلک شنلاه فلهخم رند م ریثأت قک .تسا قهفرگ رارق قعل طم و یسررپ دروم ر ندیسکا ی هر هخ سون ن

- 2 شور یبرجت

- 1 - 2 دروم داوم هدافتسا

ارهین ا شهو ه ننا رد ر ن

(AgNO3) ( صولخ پ

99% دش یرادنرخ )

تکرش ا Loba chemi نندسدیسکوردیه ،دته

(NaOH) صولخ پ

99( تکرش ا دش قیهت )%

Merck تهج ریط ت ر پ ود به و ن اله

.تسا دش د فهسا ر ندیسکا ی هر هخ سون ن قیهت

2 2 - گتسد و رازبا - ها

دروم یاه هدافتسا

نارنا تخ س کینوسارهلوا گهسد ا ر ندیسکا ارذون ن زهتس یارپ قعشا شاره ی هوگلا .تسا دش د فهسا ریصن نه ف تکرش پ سکنا ی

گهسد Philips (X-Pro) نکسا پ )دتله تخ س(

/min

˚ دیلوت تم و1

قعشا سکنا ی α K - جوم وط(Cu

/54

دودحم رد ) مورهسگنه1 -80

=10 2θ ی هر هخ سون ن یس تش تخنر یسررپ یارپ .تسا دش ت ث گهسد پ دش قیهت یاپور ینورهکلا پوکسورکیم رنو صت ا دش زهتس

LEO 1430VP یسررپ یارپ نیتچاه .تسا دش د فهسا )ن اله تخ س(

قنوان یکیهها صاوخ یئرم یجتس فیط گهسد ا ه

- شفتپارف

Shimadzu UV-1800 دم

.تسا دش د فهسا

3 2 - هیهت - هرقندیسکا راتخاسونان ی

رند م یس 10

ی هلولحم ا یس

/2 ارهین رلاوم 0 و ر ن

تحت نندسدیسکوردیه ولحم سپس و دش قیهت نندسدیسکوردیه قپ رطق روص قپ وصارف جاوما ارهین ولحم قپ رطق

.دش قف ضا ر ن

ین هن ولحم شپ ت تحت ق یقد30

م اح رد وصارف جاوما وصارف

ا سه ین هن ولحم .تفرگرارق رد ،ریط ت ر پ ود به پ واهسش ر پ5

قیهت ر ندیسکا ی هر هخ سون ن روص ننا قپ و دش کاخ ق تا ی مد رد ،رلک فلهخم رند م پ دش دینلاه ر ن دیسکا قیهت روظتم قپ .دش ولحم یدعپ لحارم

/2 ننزیتمدنرلک رلاوم0 رند م پ

،2 ،4 ،6 و8 10

یس ولحم اراه قپ و دش قیهت یس رطق روص قپ نندسدیسکوردیه

ارهین ولحم قپ رطق قی پ ،دش قف ضا وصارف م اح لخاد رد ر ن

ی هر هخ سون ن تن هن رد و دش م جنا روکذم شور قپ ام قیهت لحارم رند م رد رلک تم پ دش دینلاه ر ندیسکا

، 2 ،4 ،6 و8 یس10 یس

.دندش قیهت

- 3 جیاتن و ثحب

-1 -3 سکیا وترپ شارپ جیاتن

لکش رد شاره یوگلا1

دینلاه ر ندیس کا و ر ندیس کا ارذون ن سکنا وتره

تظلغ پ دش شور قپ قک رلک تم فلهخم ی ه

یایش دش قیهت یتوص ،دنا

شاره لیلحت .تسا دمه ن ن ود ره قک داد ن ان سکنا وتره

ر ندیسکا ر هخ سو

دش رول هم ی عکم ف رد ر ندنرلک و قلق .دنا

لکش رد دش ره ظ شاره ی ه

1( داد پ قفاوت رد ) ( درادن هاااسا ر ک یرظن ی ه

-1041 01 طوپرم )ICSD

[ ر ندیسکا قپ و ]13

1355( 85- [ ر ندنرلک قپ طوپرم )ICSD .دتش پ یم ]14

(3)

1 لکش شارپ یوگلا : ،یاهراتخاسونان هب طوبرم سکیا وترپ

(a)

ریداقم اب هدش هدییلاآ هرقندیسکا و صلاخ هرقندیسکا 2(b)

یس ،یس

4(c) یس ،یس 6(d) یس ،یس 8(e) یس و یس 10(f) یس عبنم یس

.رلک

( لکااش )a شاره یوگلا قپ طوپرم1 وتره

بیکرت سکنا O

Ag2

صل خ

شنازفا پ .تاااسا ف کن قپ لند ت قنوان ،رلک تم تظلغ

ی یکرت

O/AgCl Ag2

تم تظلغ شنازفا پ تن هن رد و تااسا دااش ت رلک

یس 10 صل خ ر هخ س یس .تس ا دمه تس دپAgCl

تظلغ رد ی ه

ر هخ ااس دااصرد ،رلک تم نین ه O

Ag2

ا رهااایپ ا ،تااساAgCl

لکش قسن م ( ی ه

)a ( ت1 )f یم ده ام1 تم تظلغ قچره قک دوش

یم رهایپ رلک بیکرت دصرد ،دوش

O Ag2

ر هخ س رد و دش نک یرولپ

رولپ لیکات تاس قپ قنوان یم ادیه قوس AgCl

رد قک یروط قپ ،دتک

لکش ( ی ه )e ( و1 )f چیه1 قلق قنوگ بیکرت نرعم قک یا O

Ag2

دش پ

یم لکاااش قپ قجوت پ نیتچاه .درادن دوجو ناوت

پ قک درک ده اااام

بیکرت یگتنرولپ و دااش نک هرادوان رد قفون رلک تم تظلغ شنازفا .تسا دش رههپ زین کرولپون ن نیگن یم ادنا ی پد قطپار کاک قپ ه

- ی هرولپ یارپ رراااش

بیترت قپ ر ندنرلک و ر ندیسکا و22

.تسا دمه تسدپ رهمون ن35

1 ( ) D=kcos()

قطپار ننا رد قک (ررش تپ ثk

/9 0 ،)~ وتره جوم وطλ سکنا

Å(

/5414 1 ،)~ قتیایپ فصن رد ضرتβ (FWHM)

θ و ، طوپرم قنوا

.تسا قلق قپ قنوان و ر ندیسکا ی هر هخ سون ن نیگن یم ادنا

ی ه

ودج رد دش دینلاه .تسا دمه1

1لودج کرولبونان هزادنا نیگنایم . هرقندیسکا یاهراتخاسونان هب طوبرم یاه

عبنم شیلاآ نودب عبنم نازیم فلتخم ریداقم شیلاآ اب هرقندیسکا و رلک

.رلک کرولبونان هزادنا نیگنایم

nm( )

عبنم نودب هرقندیسکا 22 رلک

هارمه هب هرقندیسکا ۲

یس عبنم یس 35 رلک

هب هرقندیسکا هارمه

یس4 عبنم یس 28 رلک

یم ده ام ودج ا قک یروطن اه ثت پ رلک تم نازیم شنازفا دوش

کرولپون ن ادنا نیگن یم رییغت .تسا دش ه

2 3- یشبور ینورتکلا پوکسورکیم جیاتن -

تخنر یسررپ یارپ قنوان یس تش

پوکسورکیم رنو صت ا دش قیهت ی ه

قپ جن هن ا د فهسا پ و تسا دش د فهسا یاپور ینورهکلا دمه تسد

قشوخ ده ام لپ ق حوطس نیگن یم تح سم یارپ دش لیکات ی ه

قنوان شور کن طسوت ،فلهخم ی ه ادنا رنوصت ش ادره

و یریگ

طسوت دش ت ث رنوصت دش ادهپا ،شور ننا رد .تسا دش ق س حم شخپ سپس و دش قتیهپ پوکسورکیم قن س قپ طوپرم ی ه

و ه

قات د .دندش نذح رنوصت ی ه

،دعپ قلحرم ر دش دیفس و یس رنوصت

قشوخ قپ طوپرم دن ایق پ ارثا و قفون و ی رم یحاون رد ه

نذح ه

دش .دنا

2 لکش - هرقندیسکا هدش شزادرپ ینورتکلا پوکسورکیم ریوصت :فلا

.رلک عبنم نودب

2لکش - هرقندیسکا هدش شزادرپ ینورتکلا پوکسورکیم ریوصت :ب

اب هدش هدییلاآ یس10

.رلک عبنم یس

قشوخ ادنا ،ین هن رنوصت س سارپ لا ح یارپ دش لیکات ی ه

ودج رد قک ،دش ق س حم فلهخم لکش .تسا دش قئارا2

رنوصت 2

یم شن ان ار ین هن دش حیصا ن اه .دهد

لکش رد قک روط جن هن ا و2

تم نازیم شنازفا ،تسا صخام س حم ا یریگولج ثت پ رلک

ات قشوخ لیک فقوهم یرتدو لحارم رد قشوخ دشر و دش رهگرزپ ی ه

(4)

ش ادره قنرط ا ه قشوخ نیگن یم تح سم ق س حم جن هن .تسا دش ودج رد یاپور ینورهکلا پوکسورکیم رنو صت .تسا دمه2

2لودج هشوخ نیگنایم تحاسم . .اه

قشوخ نیگن یم تح سم ه

) m2

(μ

یسررپ دروم قنوان

/۳۷

۲ رلک تم نودپ ر ندیسکا

/۸

۰ رلک تم یسیس۲ اراه قپ ر ندیسکا

/۲۶

۰ رلک تم یسیس4 اراهقپ ر ندیسکا

/۱۸

۰ رلک تم یسیس6 اراه قپ ر ندیسکا

/۱۲

/۰۸

-3 -3 فیط زیلانآ یئرم یجنس

- شفنبارف

یپذج فیط طسوت دش قیهت یر هخ سون ن یکیهها صاوخ UV-Vis

دش یسررپ لکش .تسا

ی هر هخ سون ن یپذج فیط قپ طوپرم 3

لکش و ،نه یژرنا ن گ راد م و ر ندیسکا و یژرنا ن گ قپ طوپرم4

تم فلهخم رند م پ دش دینلاه ر ندیسکا ر هخ سون ن یپذج فیط رلک یم .دش پ

3 لکش فیط : .رلک عبنم نودب هرقندیسکا یاهراتخاسونان یبذج 4 لکش

- :فلا هرقندیسکا یاهراتخاسونان یبذج فیط تظلغ هارمه هب

-

.رلک عبنم فلتخم یاه

4 لکش - :ب هرقندیسکا یاهراتخاسونان یژرنا فاگ تظلغ هارمه هب

-

.رلک عبنم فلتخم یاه طوپرم یژرنا ن گ قپ

ءاد م ا وط قنرط ا دش قیهت ی هر هخ س ون ن

قطپار قپ طم یژرنا ن گ رادوان قپ2

:تسا دمه تسد

2( ) )n

Eg

ν- ν=c(h αh

قطپار ننا رد بذج بنراااضα

،یکیهها یژرناh

،نوتوف تپ ث

و بس تت

/5

=0 راذگ یارپn یم نی هس م

ا قک روطن اه .دش پ 3 لکش

4 و یم ده اااام ن گ دواااش

رلک تم نودپ ر ندیاااسکا یژرنا

/4 1

نورهکلا یم تلو رلک تم نازیم رییغت پ قک دش پ رد رییغت قجیهن رد و

ن گ راد م ، هر هخ اااسون ن ادنا دودحم رثا لیلد قپ ارذون ن یژرنا

یموهناوک یگدااش لکااش .تااسا درک رییغت

یم ن ااان4 راد م قک دهد

راد م ا ،رلک شنلاه نازیم شنازفا پ هر هخ اااسون ن یژرنا ن گ

/4 1

نورهکلا راد م ت ر ندیسکا یارپ تلو نورهکلا2

ر ن دنرلک یارپ تلو

یژرنا ن گ ،رلک شنلاه نازیم رییغت پ یتعن .تااااسا قه ف ن شنازفا ن دیسکا ی هر هخ سون ن .تسا دش رنذه نیظتت ر

- 4 یریگ هجیتن

قپ ،شهو ه ننا رد روط

رپ شنلاه نازیم ریث ت ا لااص ح جن هن قااصیخ

ون ن یکیهها و یر هخ س ی هیگ نو قپ دش قیهت ر ندیسکا ی هر هخ س

یایااش شور عل طم ا دمه تااسدپ جن هن .تااسا دااش قئارا یتوااص

یم ن ا ن یر هخ س ن قک دهد

ر ندنرلک و ر ندیس کا صل خ ی هرولپون

یتیا ن ج ثت پ رلک تم نازیم شنازفا و دش لیکا ت ی عکم ف رد نتا لم ک نتا ی ج قپ رلک ی ه و ر ندیااسکا ر هخ ااس رد ن یااسکا ی ه

صاوخ قعل طم جن هن نیتچاه .تس ا دش ر ندنرلک ر هخ س لیکا ت ک داد ن ا ن دش قیهت ی هر هخ س ون ن یکیهها رلک شنلاه نازیم رییغت ق

ی ه ر ه خ اااسون ن یژرنا ن گ رییغت قج یهن رد و ادن ا رییغت بج وم .تسا دش ر ندیسکا

(5)

عجارم

[1] S. Kheybari, N. Samadi, S. Hosseini, A. Fazeli, M. Fazeli, "Synthesis and antimicrobial effects of silver nanoparticles produced by chemical reduction method", Journal of Faculty of Pharmacy Tehran University of Medical Sciences, 2009, pp.168-172.

[1] M. Ahamed, M. AlSalhi, M. Siddiqui, "Silver nanoparticle applications and human health", 2010, pp.1841-1848.

[2] J. Fabrega, S. N. Luoma, C. R. Tyler, T. S. Galloway, J. R. Lead, "Silver nanoparticles:

behaviour and effects in the aquatic environment", 2011, pp.517-531.

[3] Z. Zhang, B. Zhao, L. Hu, "PVP Protective Mechanism of Ultrafine Silver Powder Synthesized by Chemical Reduction Processes", 1996, pp.105-110.

[4] K.-S. Chou, C.-Y. Ren, "Synthesis of nanosized silver particles by chemical reduction method", 2000, pp.241-246.

[5] H.S. Zhou, T. Wada, H. Sasabe, H. Komiyama, "Synthesis of nanometer-size silver coated polymerized diacetylene composite particles", 1996, pp.1288–1290.

[6] M. Zahedifar, E. Sadegh, S. Harooni, "Thermoluminescence characteristics of the novel CaF2:Dy nanoparticles prepared by using the hydrothermal method", 2012, pp.65–72.

[7] A. Khorsand Zak, W.H. Abd. Majid, "Characterization and X-ray peak broadening analysis in PZT nanoparticles prepared by modified sol–gel method", 2010, pp.1905–1910.

[8] S. Arora, S. Sundar Manoharan, "Size-dependent photoluminescent properties of uncapped CdS particles prepared by acoustic wave and microwave method", 2007, pp.1897–1901.

[9] K. Okitsu, H. Bandow, Y. Maeda, "Sonochemical Preparation of Ultrafine Palladium Particles", 1996, pp. 315–320.

[10] P.Y. Silvert, R. Herrera-Urbina, N. Duvauchelle, V. Vijayakrishnan, "Preparation of colloidal silver dispersions by the polyolprocess", 1996, pp.573–577.

[11] Y. Azizian-Kalandaragh, A. Khodayari, M. Behboudnia, "Ultrasound-assisted synthesis of ZnO semiconductor nanostructures", 2009, pp.142-145.

[12] J.D. Hanawalt, H.W. Rinn, L.K. frevel, "Chemical Analysis by X-Ray Diffraction", 1938, pp.475.

[13] H.E. Swanson, R.K. Fuyat, Ugrinic, G.M., Natl. Bur. Stand. (U.S.), Circ. 539 , 539, 1 (1955).