Nova abordagem de estudo sistemático de filme fino de CdS de síntese verde via corante Salvia

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 12521 (2022) Citar este artigo

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Neste estudo, pretendemos aumentar o conhecimento sobre os mecanismos de resposta associados à formação de filmes finos de CdS. O filme fino de CdS continua sendo a alternativa mais atraente para muitos pesquisadores, pois tem sido um material tampão capaz para efeito em células solares policristalinas baseadas em filme (CdTe, CIGSe, CZTS). A técnica Linker Assisted and Chemical Bath Deposition (LA-CBD), que combina a técnica Linker Assisted (LA) e o método de deposição em banho químico (CBD) para formar filme fino de CdS de alta qualidade, foi apresentada como uma técnica de sensibilização híbrida eficiente e inovadora . Filmes de CdS foram ligados à cal sodada com o auxílio de forças eletrostáticas, o que levou à formação dos complexos intermediários [Cd (NH3)4]2+ que auxiliaram na colisão desses complexos com uma lâmina de cal sodada. O corante Salvia e como molécula ligante o ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) foram utilizados na técnica de fabricação em uma etapa. Os resultados ópticos mostraram que o bandgap variou na faixa de (2,50 a 2,17) eV. As propriedades morfológicas mostraram uma distribuição homogênea das partículas de formato asférico nos filmes corantes CdS + MPA + Salvia. Esta técnica afetou significativamente as caracterizações elétricas dos filmes de CdS após o processo de recozimento. Os filmes corantes CdS + Ag + MPA + Salvia apresentaram concentração máxima de portadores e resistividade mínima, 5,64 × 10 18 cm−3 e 0,83 Ω cm respectivamente.

A transferência de abordagens computacionais para formas experienciais de catalisadores reais ainda é um desafio. As nanopartículas metálicas em solução, devido à sua alta dispersão, parecem aglomerar-se e coagular espontaneamente, devendo portanto ser estabilizadas1. Recentemente, surgiram grandes preocupações sobre os potenciais impactos adversos dos nanomateriais no ecoambiente devido ao aumento da sua utilização2. Desde então, a influência ambiental contínua dos nanomateriais é atualmente insuficientemente investigada e discutida, incluindo a melhor forma de validar este efeito3. As nanopartículas podem ser produzidas de forma verde e utilizadas para uma variedade de aplicações antibacterianas e anticancerígenas4. Durante o processo de preparação de nanopartículas, são empregados compostos naturais para diminuir os sais metálicos, e nenhum outro agente redutor ou estabilizante é aplicado. As nanopartículas criadas possuem excelentes características biológicas5. Fierascu et al. nanopartículas de ouro sintetizadas a partir do extrato de Salvia officinalis (SO)6. Enquanto (Karel Sehnal 2019) avaliou o efeito de concentrações variadas de Ag NPs em plantas germinadas de milho utilizando uma abordagem verde (usando extrato de sálvia) em comparação com íons Ag(I) (Zea mays)7. Salvia officinalis L. (sálvia comum) é um subarbusto perene aromático e nativo da região do Mediterrâneo, sudeste da África e América Central e do Sul, Fig.

Salvia officinalis L.8

Embora a capacidade de algumas espécies de sálvia em biossintetizar compostos seja de interesse para as indústrias alimentícia e farmacêutica, praticamente todas as investigações na literatura até onde sabemos estão limitadas a alguns artigos para utilização como agente de proteção na síntese de nanopartículas. Além disso, nenhuma informação sobre sua comparação de desempenho é fornecida na literatura. Alguns relatórios anteriores mostraram que tanto os filmes de CdS quanto de HgCdTe são semicondutores do grupo II-VI e têm um grande potencial em fotodetecção . Mais especificamente, as moléculas semicondutoras, como o filme fino de CdS, devido a isso, são consideradas uma camada tampão promissora, que poderia ser usada como parceiros convencionais de heterojunção do tipo n nos dispositivos fotovoltaicos de filme fino existentes e novos, devido à sua direta transição bandgap (por exemplo, ~ 2,4 eV), transparência, condutividade do tipo n e uma transição bandgap direta com alta afinidade eletrônica (4,2 eV) . Embora seja considerado um material tóxico, a quantidade que usamos na fabricação da célula solar como camada tampão é de cerca de 100 nm, o que é muito pequeno. Além disso, para melhorar ainda mais as propriedades dos filmes finos de CdS, aproveitamos os QDs e objetivamos estabilizar as superfícies dos filmes finos nanocristais de CdS usando moléculas orgânicas adequadas chamadas agentes de capeamento. Estes poderiam ser utilizados durante a síntese e ligar-se às superfícies das partículas, diminuindo assim o crescimento das partículas e evitando a agregação. Sem esquecer como esta síntese pode impactar em termos de ambiente sustentável. Num estudo anterior, Kovalenko et al. observaram que quando usaram ligantes de superfície de calcogeneto de metal molecular próximos aos QDs, eles puderam preservar as propriedades de absorção óptica dependentes do tamanho das moléculas, enquanto a mobilidade dos elétrons foi significativamente melhorada . Yu et al. propuseram a técnica de deposição de banho químico assistida por linker (LACBD) in-situ para fabricar superfícies fotoestáveis ​​​​de TiO2 sensibilizadas por CdSe / CdS QD usando um modificador bifuncional, ou seja, ácido tioglicólico (TGA) . Os QDs que foram sintetizados utilizando esta técnica eram menores em tamanho e apresentavam uma distribuição de tamanho estreita em comparação com a técnica tradicional de CBD devido à natureza estabilizadora do TGA. Até o momento, os tióis foram considerados os melhores ligantes que auxiliaram no controle do crescimento e nucleação dos nanocristais semicondutores II-VI . Dos diferentes ligandos à base de tiol, têm sido geralmente utilizados os ligandos com um grupo mercapto e um grupo carboxilo que está ligado a uma cadeia alquilo. O ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) é visto como uma molécula orgânica, com 2 grupos funcionais. A coordenação entre um ou ambos os grupos funcionais e as superfícies das nanopartículas mostra as duas vantagens, ou seja, (1) Passivação das ligações pendentes à superfície das nanopartículas; e (2) Proteção das nanopartículas e sua prevenção de atração umas pelas outras, o que inibe a agregação. O MPA é um ligante popular, pois seu uso leva a um estado de intervalo intermediário de baixa densidade, o que permite a coleta de portadores de carga em distâncias mais longas fora de sua região de depleção .