Synthesis and Characterization of Temperature Controlled SnO2 Nanoparticles by Solid-state Reaction Method

Abstract

У роботі наночастинки оксиду олова (SnO2), відпалені при температурах 400, 500 та 600 °C, були підготовлені методом твердотільної реакції. Структурні та оптичні властивості підготовлених наночастинок SnO2 аналізували за допомогою рентгенівського дифрактометра (XRD) та скануючого електронного мікроскопа (SEM). Елементне дослідження було виконано енергетично-дисперсійною рентгенівською спектроскопією (EDAX), інфрачервоною спектроскопією з використанням перетворення Фур'є (FTIR), методами динамічного розсіювання світла (DLS) та поглинання світла в ультрафіолетовому та видимому діапазонах (UV-Vis). Рентгенівська дифрактограма підтверджує чисту тетрагональну структуру рутилу наночастинок SnO2 без будь-якої домішкової фази. SEM зображення відображають утворення нанострижнів при всіх температурах відпалу 400, 500 і 600 °C, тоді як EDAX аналіз підтверджує наявність Sn і O без будь-яких домішок. UV-Vis спектри показують, що ширина забороненої зони підготовлених наночастинок SnO2 спочатку зменшується з 3,44 еВ при температурі 400 °С до 3,03 еВ при 500 °С, а потім збільшується до 3,39 еВ при температурі 600 °С. Спектр FTIR підтверджує наявність зв'язку O–Sn–O разом з одним небажаним піком поглинання.

In the present work, nanoparticles of tin oxide (SnO2) annealed at temperatures of 400 °C, 500 °C, and 600 °C were prepared via solid-state reaction method. Structural and optical properties of prepared SnO2 nanoparticles were analyzed by X-ray diffractometer (XRD), scanning electron microscope (SEM), elemental study was performed by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDAX), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic light scattering (DLS) and ultraviolet-visible (UV-Vis) absorption characterizing techniques. The X-ray diffraction pattern confirms the pure tetragonal rutile structure of tin oxide nanoparticles without any impurity phase. SEM images depict the formation of nanorods at all annealing temperatures of 400 °C, 500 °C, and 600 °C while EDAX analysis confirms the presence of Sn and O without any impurities. UV-Vis absorption spectra show that the band gap of prepared tin oxide nanoparticles decreases initially from 3.44 eV at 400 °C to 3.03 eV at 500 °C and further increases to 3.39 eV at 600 °C. FTIR spectrum confirms the presence of O–Sn–O bond along with one unwanted absorption peak.