Теоретичні та експериментальні дослідження ширини забороненої зони бінарних нанокомпозитів ZnS-CdS як найкращих очікуваних фотокаталізаторів

Abstract

Нанокомпозити ZnS-CdS синтезовано гідротермічним методом для дослідження їхньої фотокаталітичної активності. Результати рентгенівської дифракції (XRD) підтвердили формування гексагональної структури нанокомпозитів сульфіду кадмію та сульфіду цинку, а результати скануючої електронної спектроскопії (SEM) показали, що при додаванні ZnS до структури сульфіду кадмію розмір наночастинок зменшується, що є чіткою ознакою покращеної фотокаталітичної активності. Використовуючи коефіцієнт поглинання та УФ-видиму спектроскопію (УФ), визначено ширину забороненої зони чистого CdS на рівні 2,7 еВ; при додаванні вмісту Zn ширина забороненої зони зменшується. Фотокаталітичну активність отриманих нанокомпозитів вивчали шляхом фотодеградації органічного барвника родаміну B (RhB). Синтезований зразок з 0,1 М розчином цинку показав менші ширину та розмір. На наступному етапі було змодельовано наночастинки сульфіду кадмію з різним відсотковим вмістом цинку, а їхні ширини HOMO-LUMO розраховано за допомогою теорії функціоналу густини (DFT). Порівняно з іншими відомими функціоналами, виявлено, що M05 демонструє кращу відповідність з експериментальними результатами. Результати обчислень підтверджують, що зразок з 10% вмістом цинку є хорошим кандидатом для фотокаталітичної активності.