혈장

Jul 05, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7427(2023) 이 기사 인용

689 액세스

측정항목 세부정보

반도체 금속 산화물인 나노구조의 텅스텐 산화물은 유망하고 주목할만한 특성으로 인해 상당한 주목을 받고 있습니다. 산화텅스텐 나노입자는 촉매, 센서, 슈퍼커패시터 등 광범위한 기술과 응용 분야에 사용될 수 있습니다. 본 연구에서는 대기 글로 방전을 이용한 간단한 방법을 통해 나노입자를 제조했습니다. 이 현대적인 접근 방식은 높은 효율성과 간단한 기능 등 많은 장점을 갖고 있었습니다. 합성 수행은 2분에서 시작하여 8분 동안 지속되는 짧은 시간에 단 한 단계로 이루어졌습니다. X-선 회절 패턴은 대기압에서 \({\mathrm{WO}}_{3}\) 형성을 나타냅니다. 합성된 입자 크기는 주사 전자 현미경을 사용하여 특성화되었습니다. 실험 결과에 따르면 합성은 인가 전압, 가스 종류, 수면 위의 플라즈마 형성 측면에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 가스의 전위차와 열전도도가 증가하면 합성 속도가 빨라지고, 가스의 원자량이 감소하면 합성 속도가 감소합니다.

나노입자는 독특한 광학적 특성, 모양 및 크기로 인해 광범위하게 사용되어 왔습니다. 생물학적, 화학적, 물리적 방법은 이러한 입자의 일반적인 합성 방법입니다1,2. 금속 나노입자(MNP)는 생물의학, 전자 산업, 광학 장치3,4,5,6를 포함한 광범위한 응용 분야에서 사용할 수 있는 조정 가능한 특성으로 인해 과학자들의 주목을 받고 있습니다. 삼산화텅스텐(\({\mathrm{WO}}_{3}\))으로도 알려진 산화텅스텐과 같은 금속 나노입자로 만들어진 결정성 분말은 전기화학, 광촉매, 스마트 윈도우 및 전자 장치에 활용될 수 있습니다7 ,8,9,10.

나노기술 관련 연구개발은 전 세계적으로 가속화되고 있습니다. 주요 제품 중 하나는 금속 나노입자(MNP)입니다. 나노입자는 가장 일반적으로 습식 화학 기술로 합성됩니다. 이는 용액에서 화학 물질을 환원함으로써 핵 생성을 생성합니다11. 이에 비해 플라즈마를 통한 합성은 화학 물질이나 그 위에 놓인 물질 없이 핵을 준비합니다. 비열 플라즈마(NTP)에서 이온과 전자는 서로 다른 온도에 있습니다12. 따라서 나노입자의 비열합성은 다양한 용융온도에서 가능하다. Hall-Patch 관계에 따르면 입자 크기를 줄여 재료의 이론 강도와 같은 강도를 얻을 수 있습니다. 나노물질의 깨끗하고 쉬운 합성 방법인 NTP 기술은 입자 크기를 줄이는 특정 특성으로 인해 많은 주목을 받아 왔습니다.

Ashkarran et al.14은 서로 다른 아크 전류를 갖는 탈이온수에서 아크 방전 방법으로 \({\mathrm{WO}}_{3}\) 나노입자를 합성하고 생성된 나노입자의 특성을 조사했습니다. 25A 아크 전류의 입자 크기는 약 30nm였습니다. 아크 전류가 64 nm로 증가함에 따라 입자 크기가 증가하여 밴드 갭이 2.9 eV에서 2.6 eV로 감소했습니다. 가장 낮은 전류에서 준비된 샘플은 가장 작은 입자 크기와 가장 높은 표면적 때문에 더 많은 광촉매 활성을 나타냈습니다. Chen 등15은 펄스 플라즈마를 이용하여 약 5nm 크기의 \({\mathrm{WO}}_{3}{.\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\) 나노입자를 제조했습니다. 탈이온수. 탈이온수 내부의 펄스 플라즈마에 내재된 담금질 효과와 액체 환경으로 인해 기준 격자보다 격자 길이가 더 긴 초소형 입자가 생성되었습니다. \({\mathrm{WO}}_{3}{.\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\)는 ST-01\({\mathrm{TiO}}_보다 높은 흡수율을 나타냈습니다. {2}\) 및 Wako\({\mathrm{WO}}_{3}\) 나노입자가 가시광선 영역에 존재합니다. Sirotkin 등16은 수중 충격 방전을 사용하여 \({\mathrm{WO}}_{3}\) 나노입자를 합성했는데, 이는 단사정계 변형 \({\mathrm{WO}}_{3}\)을 형성했습니다. 방전 전류 및 추가 전해질에 따라 약 60nm의 평균 입자 직경을 갖습니다. 샘플은 낮은 밴드 갭과 다공성 구조로 인해 높은 광촉매 활성을 나타냈습니다. Ranjan et al.17은 산소 환경에서 와이어 폭발 과정을 통해 \({\mathrm{WO}}_{3}\) 나노입자를 합성하고 광촉매 거동을 조사했습니다. 입자 크기는 최소 평균 크기가 24.1 nm인 로그 정규 분포를 따랐습니다. 나노입자의 밴드갭은 2.92eV로 측정되었다. Chang et al.18은 평균 입자 크기가 164.9 nm, 흡광도 파장이 315 nm인 나노 텅스텐 콜로이드 \(({\mathrm{W}}_{2.00}\mathrm{ and W})\)를 생산했습니다. \upzeta \) 탈이온수에서 스파크 방전 시스템을 사용하여 전위는 −64.9mV이고 최소 입자 크기는 11nm입니다.