Eletrossíntese aquosa de pontos quânticos ternários de calcogenetos de cádmio

Abstract

Neste estudo, foram sintetizados pontos quânticos (PQs) de CdS, CdSe, CdTe, bem como compostos ternários de CdSxSe1-x, CdSxTe1-x e CdTexSe1-x (onde x varia de 0,15 a 0,85) por meio de método eletroquímico em uma célula de cavidade em meio aquoso, utilizando ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) como estabilizador, pH 9 e tratamento térmico de 2 horas. O processo eletroquímico envolveu uma eletrólise emparelhada, na qual enxofre, selênio e telúrio elementares foram reduzidos em um macroeletrodo de pó de grafite, gerando simultaneamente íons S2-/Se2-; S2-/Te2- e Te2-/Se2-, enquanto uma barra de cádmio foi oxidada, produzindo Cd2+ para a eficiente formação dos PQs na razão desejada. Os PQs de CdSxSe1-x foram caracterizados por meio de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM), espectroscopias de absorção e emissão UV-Vis, bem como análises voltamétricas cíclica e linear. A análise de DRX revelou parâmetros de rede que apresentaram uma tendência linear de redução à medida que a proporção molar de sulfeto aumenta na estrutura cristalina. A análise de HRTEM permitiu a determinação dos tamanhos das nanopartículas, que foram de 3,94 ± 0,70 nm (CdS), 4,23 ± 1,00 nm (CdS0,5Se0,5) e 4,12 ± 0,78 nm (CdSe). A energia da band gap (Eg opt) dos PQs CdSxSe1-x foi determinada por espectroscopia de absorção UV-Vis e variou de 2,42 eV a 2,84 eV, apresentando um aumento com adição de sulfeto na estrutura. O mesmo comportamento foi observado para a Eg elect, determinada por análises voltamétricas cíclicas e lineares, indicando a natureza de nanoligas dos PQs ternários eletrossintetizados. Para os PQs de CdSxTe1-x e CdTexSe1-x, foram realizadas caracterizações por meio de DRX e espectroscopias de absorção e emissão UV-Vis. A análise de DRX do CdSxTe1- x e CdTexSe1-x também revelou parâmetros de rede com uma tendência linear de redução à medida que a proporção molar de seleneto e sulfeto aumentava, respectivamente, na estrutura cristalina. O Eg opt dos PQs CdSxTe1-x e CdTexSe1- x apresentaram valores entre 2,29 eV a 2,84 eV, e 2,30 eV a 2,83 eV, respectivamente. Os resultados obtidos demonstram que o método eletroquímico utilizado permite a preparação de calcogenetos mistos de cádmio com propriedades controláveis.