Synthesis and characterization of mesoporous metal sulfide and metal selenide thin films using liquid crystalline mesophases

Bu tez çalışmasında, mezo gözenekli CdS ve CdSe sentezi sıvı kristalkalıplama (SKK) yaklaşımı kullanılarak araştırılmıştır. Tezin ilk bölümünde,[Cd(H2O)4](NO3)2/yüzey aktif (P85 = ((PEO)26(PPO)40(PEO)26)) ikili liyotropiksıvı kristal (LSK) sistemleri termal ve yapısal davranışları, mezo gözenekli CdSve CdSe'ların mezoyapılı kadmiyum sülfür (CdS) ya da kadmiyum selenür(CdSe) ince filmlerinden doğrudan sentezi yönünde araştırılmıştır. Ancak,[Cd(H2O)4](NO3)2/P85 LSK ince filmlerinin H2S atmosferi altında tepkimesiyleelde edilmiş olan mezoyapılı CdS/P85 filmler (düşük tuz konsantrasyonlarında)ısıtmaya kararlı değildir ve filmler üzerinde her zaman külçe CdO ve CdSüretmiştir. Daha yüksek metal iyonları içeren [Cd(H2O)4](NO3)2-C12EO10-CTABmezoyapılı filmleri H2S atmosferi altında büyük miktarda HNO3 üretmiştir veCdS'lerin nitratlarına geri dönüşmesine neden olmuştur.Yukarıda bahsedilen sorunların üstesinden gelmek için polimerleşebilentitanyum veya silika gibi öncüler, tuz/yüzey aktif SKK mezofazına eklenmiştir.Titanyumdioksit ve silikanın ikisi de yapıyı mezoyapılı katı halinde sertleştirerekve nitratların ortamdan termal yolla uzaklaştırılması esnasında kararlılıksağlayarak, mezoyapının çökmesini engellemiştir. Bu araştırmada,viii[Cd(H2O)4](NO3)2 ve [Zn(H2O)6](NO3)2 tuzları ve P123 ((PEO)20(PPO)70(PEO)20)ve C12EO10-CTAB çifti kullanılmıştır.Oldukça düzenli yapılı Cd(II) titanyum filmleri Ti(IV)/P123 mol oranı 60 veCd(II)/P123 mol oranı 15.0 a kadar, 1-bütanol-[Cd(H2O)4](NO3)2-P123-HNO3-Ti(OC4H9)4 karışımının döndürmeli veya daldırmalı kaplamasıyla elde edilmiştir.Mezoyapılı Cd(II)-TiO2 filmleri N2 altında H2Se gazına maruz bırakmakmezoyapılı katı titanyumdioksit kanallarında % 25 Cd(II)/Ti(IV) mol oranınakadar kararlı CdSe nanoparçacıklarını vermiştir. Mezoyapı içerisindeki metal iyon(Cd(II) ve Zn(II)) miktarını arttırmak için, C12EO10-CTAB-tuz fazlarıkullanılmıştır. Titanyumdioksit öncüsü varlığında ikili yüzey aktif-tuzsistemlerinin yakılması 57 Cd(II)/Ti(IV) ve 86 Zn(II)/Ti(IV) mol yüzdelerinekadar süngerimsi mezogözenekli CdTiO3 ve Zn2TiO4 filmleri üretmiştir.Mezogözenekli CdTiO3 ve Zn2TiO4 filmlerini H2S veya H2Se atmosferine odasıcaklığında maruz bırakmak nanokristal TiO2 gözenek duvarlarında homojenolarak dağılmış, sırasıyla, CdS veya CdSe nanokristallerini üretmiştir.Mezogözenekli Zn2TiO4 H2Se reaksiyonu nanokristal TiO2 gözenek duvarlarındakararlı ZnSe nanokristallerini üretmiştir. H2S ve H2Se atmosferi altında CdTiO3,sırasıyla, anataz ve brokayt faza ve H2Se atmosferi altında Zn2TiO4 rutayl fazadönüşümü ilk kez gözlendi.İkili yüzey aktif (C12EO10-CTAB)-tuz mezoyapısına silika öncüsü eklemekmezoyapılı tuzlu-silika, ve yakılması süngerimsi mezogözenekli silika-metal oksit(mezo-SiO2-CdO ve mezo-SiO2-ZnO) ince filmlerini üretmiştir. Yaklaşık yüzdeyüz ve yüzde elli oranlarına kadar, SiO2 gözenek duvarları üzerinde CdO ve ZnOnano-adalarıyla kaplanabilir. Mezogözenekli SiO2-CdO ve SiO2-ZnO incefilmlerini oda sıcaklığında H2S ve H2Se atmosferine maruz bırakmakmezogözenekli SiO2-CdS, SiO2-CdSe, SiO2-ZnS, ve SiO2-ZnSe ince filmlerinsentezini sağlamıştır. MS veya MSe nanoplakaları mezogözenekli silika gözenekduvarlarını, MO öncülerinin gözenek morfolojilerini koruyarak, homojenkaplayabilir. H2S ve H2Se reaksiyonları yavaştır ve reaksiyon mekanizması vekinetiği UV-Vis soğurma spektroskopisi ve EDS kullanılarak izlenebilir. Buveriler, tepkimenin MO nanoplakalarının üst yüzeyinden başladığını ve Si-O-Mbağının kırılmasına kadar devam ettiğini göstermiştir. Son olarak, mezo-SiO2-CdSve mezo-SiO2-CdSe filmlerin SiO2 duvarları, mezogözenekli CdS (mezo-CdS) vemezogözenekli CdSe (mezo-CdSe) üretmek için seyreltilmiş HF çözeltisindeaşındırma yoluyla uzaklaştırılmıştır. Mezo-CdS yüzeyi PEI (polietilenimin)kullanılarak modifiye edilerek fotonlu ışıma yapabilen mezo-CdS elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Mezogözenekli CdS, Mezogözenekli CdSe, Sıvı KristalKalıplama, Buharlaşma İndüklenmiş Kendiliğinden Oluşma, MezogözenekliTitanyumdioksit, Mezogözenekli Silika