Contribution à la compréhension des propriétés, des méthodes de synthèses et des applications du SnO2 nanostructuré

Abstract

Les oxydes métalliques ont un potentiel exceptionnel comme matériaux de base dans les technologies émergentes. Ces derniers temps, un nombre important de travaux de recherche sont menés sur ces matériaux pour évaluer de nouveaux domaines d’applications, y compris les domaines : optique, électronique, optoélectronique et biologique. Dans de telles applications, la réponse et les performances des dispositifs dépendent essentiellement, entre autres facteurs, de la taille, de la forme et de la surface des matériaux oxydés actifs. Par exemple, les propriétés électroniques et optiques des oxydes dépendent fortement des dimensions spatiales et de la composition [1]. Le grand nombre d’atomes à la surface et le couplage efficace Van der Waals, Coulombien et interatomique modifient considérablement les propriétés physiques et chimiques des matériaux à faible teneur en oxyde par rapport à leurs équivalents en massif. Par conséquent, les matériaux à faible teneur en oxyde, comme les nanoparticules, les nanosphères, les nanobarres, les nanofils, les nanorubans/nanoceintures, les nanotubes, les nanodisques et les nanofeuilles, évoquent des intérêts vastes et diversifiés. Le dépôt thermique et physique, le processus hydro/solvothermal, la spray-pyrolyse, l’auto-assemblage assisté, la microémulsion d’huile dans l’eau et la synthèse assistée par un modèle ou une matrice sont régulièrement utilisés pour la synthèse des nanostructures unidimensionnelles, bidimensionnelles et tridimensionnelles, qui sont devenus le centre de la recherche intensive en physique mésoscopique et des dispositifs à l’échelle nanométrique. Il fournit non seulement de bonnes portées pour étudier les propriétés optiques, électriques et thermiques dans le confinement quantique, mais offre également des informations importantes pour comprendre les unités fonctionnelles dans la fabrication électronique, les dispositifs optoélectroniques et magnétiques de dimension nanométrique. L’oxyde d’étain (SnO2) est un oxyde de type n très important, et un semi-conducteur à large bande interdite (?3.6 eV). Ses propriétés électriques, optiques et électrochimiques de bonnes qualitéssont exploitées dans les cellules solaires, comme matériaux de support catalytique, comme capteurs chimiques et comme matériaux à haute capacité de stockage du lithium. Auparavant, Chopra et al. [2] ont passé en revue différents aspects de la conduction électrique transparente des films minces SnO2. Wang et al. [3] ont discuté les applications des dispositifs à base de nanofils et de nanoceintures d’oxydes semi-conducteurs, y compris le SnO2. Batzill et al. [4] ont discuté la surface du SnO2 cristallin massif. Cependant, il est entendu qu’il n’y a aucun examen complet sur les différentes phases cristallographiques, les polymorphes, le module de masse, les paramètres de réseau et les états électroniques du SnO2, Il n’existe pas non plus de compilation actualisée sur les progrès récents et la portée des nanostructures de SnO2. Par conséquent, l’étude proposée couvre les progrès passés et récents sur lesdits sujets et est résumé de la manière suivante. Les travaux théoriques et expérimentaux disponibles sur les structures cristallines, le module de compression, les paramètres de réseau sont examinés en détail. Les états électroniques et les structures des bandes de ces phases sont ensuite discutés. Les surfaces de cristaux actifs de SnO2 jouent un rôle vital dans ses nombreuses propriétés intéressantes, y compris les applications de détection et de catalyse. Ainsi, une courte revue est écrite sur ses différentes surfaces, ses structures électroniques et la densité d’états. La discussion sur l’importance des variations morphologiques sur les propriétés de SnO2 est suivie par un examen des différentes méthodes de synthèse de telles structures. Une investigation détaillée sur la littérature existante sur les techniques et mécanismes de croissance des nanostructures est incluse. Le SnO2 est utilisé efficacement dans les applications de détection de gaz. Une étude de ces applications est rassemblée sur la base du rôle de la morphologie et la performance.