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マイクロ波技術を用いて合成したLiドープNiOナノ構造体の光・電気化学応用
Optical and Electrochemical Applications of Li-Doped NiO Nanostructures Synthesized via Facile Microwave Technique.
PMID: 32630747 DOI: 10.3390/ma13132961.
抄録
マイクロ波を利用したナノ構造体の合成と第一原理法によるシミュレーションを行った。マイクロ波がナノ構造体の形態に及ぼす影響を電界放出分光法で調べた。X線回折研究により、粒子のナノサイズと(111), (200), (220)面に沿った好ましい配向が確認され、立方体構造が明らかになった。光学バンドギャップは3.3eV(純粋なNiO)から3.17eV(1%LiをドープしたNiO)に減少した。さらに、合成されたナノ粒子の光学的挙動を理解するために計算シミュレーションを行った。ドープされた材料の光学特性は、フォトルミネッセンス(PL)分光法を用いて評価されたように、紫, 青及び緑の発光を示す。Liイオンの存在下では、NiOナノ粒子は高い電気容量と優れたサイクリング性を示した。サイクリックボルタンメトリー(CV)と電気化学インピーダンス分光法(EIS)の結果は、1%のLiをドーパントとして用いることで、NiOの可逆性とコンダクタンス値に顕著な改善が見られることを示している。この結果は、合成されたナノ粒子がエレクトロクロミック、エレクトロオプティック、スーパーキャパシタ用途の活性材料として使用される可能性が高いことを示しています。
Nanostructured NiO and Li-ion doped NiO have been synthesized via a facile microwave technique and simulated using the first principle method. The effects of microwaves on the morphology of the nanostructures have been studied by Field Emission Spectroscopy. X-ray diffraction studies confirm the nanosize of the particles and favoured orientations along the (111), (200) and (220) planes revealing the cubic structure. The optical band gap decreases from 3.3 eV (pure NiO) to 3.17 eV (NiO doped with 1% Li). Further, computational simulations have been performed to understand the optical behaviour of the synthesized nanoparticles. The optical properties of the doped materials exhibit violet, blue and green emissions, as evaluated using photoluminescence (PL) spectroscopy. In the presence of Li-ions, NiO nanoparticles exhibit enhanced electrical capacities and better cyclability. Cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) results show that with 1% Li as dopant, there is a marked improvement in the reversibility and the conductance value of NiO. The results are encouraging as the synthesized nanoparticles stand a better chance of being used as an active material for electrochromic, electro-optic and supercapacitor applications.