Elektrochemische Synthese von nanoskaligem Zinkoxid und Indium-Zinn-Oxid sowie deren Vorstufen in einem wässrigen System
Rabung, Benjamin - Universität des Saarlandes (2010)
Ein neuartiges elektrochemisches Verfahren zur Synthese von nanokristallinem Zinkoxid (ZnO) und Zinn-dotiertem Indiumoxid (ITO) wurde entwickelt. Durch gezielte Veränderung der Versuchsparameter, wie die Zusammensetzung der Spülgasatmosphäre, Temperatur und Elektrolytzusatz, konnten Zinkhydroxide, Zinkcarbonate und auch Zinkhydroxid-Schichtstrukturen erhalten werden. Diese dienen als Vorstufen für ZnO.
Es konnten basische Zinksalze mit Netzebenenabständen von 1,37 nm bis 1,98 nm nachgewiesen werden. Für die Größe der Netzebenabstände wurde die Einlagerung von Acetat bzw. Acetat und Carbonat in den Zwischenschichten verantwortlich gemacht. Durch den Einbau von Propionat anstatt Acetat konnte der Netzebenabstand auf 1,47 nm bzw. 2,15 nm erweitert werden, wodurch eine Modellbildung der erhaltenen Strukturen ermöglicht wurde.
Weiterhin wurden in Abhängigkeit von den Versuchsparametern sowohl hexagonales ZnO in stäbchenförmiger Morphologie, als auch in sphärischer Morphologie einer Größe unter 20 nm dargestellt. Die Zersetzung und temperaturabhängige Umwandlung der Zinkhydroxide, Zinkcarbonate und Zinkhydroxid-Schichtsysteme zu ZnO wurden untersucht und dokumentiert.
Für das System ITO wurden, mit 2 Gew.% und 5 Gew.%, zwei unterschiedliche Zinn-Dotierkonzentrationen untersucht und mit undotiertem Indiumoxid verglichen. Weiterhin wurden sowohl leitfähige, durch Spin-coating auf Glas applizierte Schichten, als auch gepresste Pellets bezüglich ihrer Leitfähigkeit untersucht. Für die erhaltenen Pellets mit einer Dotierung von 5 Gew.% Zinn konnten Leitwerte bis zu 1440 Scm-1 nachgewiesen werden.