O efeito da radiação ultravioleta, a deposição química de banho de cristais de cloreto de cádmio de Bis(thiourea) e a subsequente obtenção de CdS
Summary
Este artigo apresenta um protocolo para a síntese de bis(thiourea) cristais de cloreto de cádmio por deposição química de banho. São descritos dois experimentos: um auxiliado por luz ultravioleta, em comparação com um sem luz ultravioleta.
Abstract
Neste trabalho, os efeitos sobre a preparação de cristais de cloreto de cádmio bis(thiourea) quando iluminada com radiação ultravioleta (UV) luz no comprimento de onda de 367 nm utilizando a técnica de deposição química de banho são estudadas comparativamente. São realizados dois experimentos para fazer uma comparação: um sem luz UV e o outro com o auxílio de luz UV. Ambos os experimentos são realizados em condições de igualdade, a uma temperatura de 343 K e com um pH de 3.2. Os precursores utilizados são cloreto de cádmio (CdCl2) e tioureia [CS (NH2)2], que são dissolvidos em 50 mL de água desionizada com um pH ácido. Neste experimento, a interação da radiação eletromagnética é pedida no momento que da reação química é realizada. Os resultados demonstram a existência de uma interação entre os cristais e a luz UV; a assistência de luz UV provoca crescimentos de cristal em uma forma acicular. Além disso, o produto final obtido é o sulfureto de cádmio e não mostra nenhuma diferença evidente quando sintetizados com ou sem o uso da luz UV.
Introduction
Uma importante área de pesquisa é único cristais; seu crescimento é destinado a aplicações diferentes. Estes podem ser usados como materiais de ópticas não-linear aplicadas nas áreas de tecnologia de laser, no campo da optoeletrônica e para o armazenamento de informações1, que fornece uma área de oportunidade para sua investigação. Bis(thiourea) cloreto de cádmio é um metal-orgânico material e pode ser sintetizado a partir de dois precursores, cloreto de Tioureia e cádmio, obedecendo a seguinte fórmula química: 2C (NH2)2 + CdCl2 CdCl2-[CS (NH2) 2] 2. o material metal-orgânico foi preparado sob condições de reação diferentes, tais como temperatura e pH, mas nunca com o auxílio de luz ultravioleta (UV).
A influência do pH sobre a estrutura do cristal tem sido relatada; em um pH < 6, é possível obter a formação de monocrystals. Estes, por sua vez, são modificados dependendo da faixa de pH. Em um intervalo de 6 a 4, é possível obter estruturas hexagonais, para se o pH é < 4, obtém-se uma estrutura cristalina ortorrômbica2. A dissociação do íon é promovida pelo pH ácido Cd2 + e Cl– , desde que ela impede a formação de hidróxido de cádmio [Cd(OH)2]. Isto estabiliza o cádmio: junta-se a um átomo de cádmio com dois radicais livre de enxofre e dois hipocloritos.
Aqui, a síntese é realizada usando a técnica de deposição de banho químico (CBD), controle das diferentes condições que intervir no momento da reação química3. No CBD, os fatores que controlam a reação química são as seguintes: a temperatura da solução, os íons de precursor, o pH da solução, o número de reagentes e a velocidade de agitação, para citar alguns. Por outro lado, a técnica em comparação usada aqui é chamada deposição banho fotoquímicos (PCBD) porque ele usa a assistência de luz UV. Há relatos em que a assistência de luz UV tem sido usada para sintetizar filmes de CuSx4,5, ZnS6, CdS7e InS8, entre outros. Ichimura e Polyanna9 presentes em seu trabalho que sulfato de soluções tem uma borda de absorção perto de 300 nm. Devido a esta gama de absorção, radiação ultravioleta é aplicada, o que resulta em uma gama de emissão semelhante das soluções absorvidas.
Outra propriedade de bis(thiourea) cloreto de cádmio é sua degradação quando aquecido. Exibe uma decomposição inicial em temperaturas de 512K e acima, formando o sulfeto de cádmio (CdS). A reação de degradação é a seguinte: [Cd (CS [NH2])2] Cl2 → Δ CdS + HNCS + NH3 + NH4SCN. Essa degradação gera ácido thiocyanuric e vários tiocianatos10,11. Além disso, no grupo de pesquisa, alguns efeitos causados pela radiação UV foram estudados12. Por último, neste trabalho, um procedimento de síntese comparativa para bis(thiourea) cristais de cloreto de cádmio é descrito, bem como os efeitos da luz UV.
Protocol
Representative Results
Discussion
A discussão apresentada nesta secção incide apenas sobre o protocolo e não sobre os resultados já mostrados nos resultados representativos.
Uma das partes mais importantes do protocolo é a preparação da solução de precursor. É fundamental para manter um pH ácido para evitar a formação de2 Cd(OH). Se o pH não é ácido, leva a formação direta de CdS devido a dissociação de Tioureia e a formação de2 Cd(OH).
O segundo mais importante passo é passo 3….
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
L.E. Trujillo e FJ Willars Rodríguez agradecem CONACYT para as bolsas de estudo. E.A. Chavez-Urbiola Obrigado CONACYT para o programa “Catedras CONACYT”. Os autores também reconhecem a assistência técnica da C.A. Avila Herrera, M. A. Hernández Landaverde, J.E. Urbina Alvárez e A. Jiménez Nieto.
Materials
| Reagents | |||
| Cadmium chloride Anh. ACS, 99.4 % | Fermont | PQ24291 | Highly toxic |
| Thiourea technical grade, 99.9 % | Reasol | R5913 | Toxic |
| Hydrochloric acid, 36.5 – 38.0 % | J.T.Baker | MFCD00011324 | Highly corrosive liquid |
| Material | |||
| Filter paper | Whatman | 1440 125 | 40, Ashless, Circles, 125 mm |
| Beaker | Kimax | 1400 | 100 mL |
| Volumetric Flask | Kimax | 28012-100 | Class A 100 mL |
| Glass Funnel | Kimax | 28980-150 | Addition Funnel, Long Stem, 60° Angle, Wide Top. Type I, Class B. |
| Watch glasses | Pyrex | 9985-150 | Corning, 150 mm |
| Crucibles | Fisherbrand | FB-965-D | High-Form Porcelain |
| Equipment | |||
| Furnace | Briteg Instrumentos Cientificos S.A. de C.V. | 1010 | |
| Fume Hood | Fisher Alders, S.A. de C.V. | F1124 | |
| Light surce | Philips | PL-S 9W UV-A/2P 1CT/6X 10 CC | |
| pH meter | OAKTON | WD-35419-10 | |
| Hotplate whit magnetic stirrer | Cole-Parmer | JZ-04660-75 |
Riferimenti
- Venkataramanan, V., Maheswaran, S., Sherwood, J. N., Bhat, H. L. Crystal growth and physical characterization of the semiorganic bis(thiourea) cadmium chloride. Journal of Crystal Growth. 179 (3-4), 605-610 (1997).
- Ushasree, P. M., Muralidharan, R., Jayavel, R., Ramasamy, P. Growth of bis(thiourea) cadmium chloride single crystals a potential NLO material of organometallic complex. Journal of Crystal Growth. 218 (2-4), 365-371 (2000).
- Ushasree, P. M., Jayavel, R. Growth and micromorphology of as-grown and etched bis(thiourea) cadmium chloride (BTCC) single crystals. Optical Materials. 21 (1-3), 569-604 (2002).
- Pawar, S. M., Pawar, B. S., Kim, J. H., Joo, O., Lokhande, C. D. Recent status of chemical bath deposited metal chalcogenide and metal oxide thin films. Current Applied Physics. 11 (2), 117-161 (2011).
- Suriakarthick, R., Kumar, V. N., Shyju, T. S., Gopalakrishnan, R. Investigation on post annealed copper sulfide thin films from photochemical deposition technique. Materials Science in Semiconductor Processing. 26 (1), 155-161 (2014).
- Podder, J., Kobayashi, R., Ichimura, M. Photochemical deposition of Cu x S thin films from aqueous solutions. Thin Solid Films. 472 (1-2), 71-75 (2005).
- Gunasekaran, M., Gopalakrishnan, R., Ramasamy, P. Deposition of ZnS thin films by photochemical deposition technique. Materials Letters. 58 (1-2), 67-70 (2004).
- Ichimura, M., Goto, F., Ono, Y., Arai, E. Deposition of CdS and ZnS from aqueous solutions by a new photochemical technique. Journal of Crystal Growth. 198 (1), 308-312 (1999).
- Kumaresan, R., Ichimura, M., Sato, N., Ramasamy, P. Application of novel photochemical deposition technique for the deposition of indium sulfide. Materials Science Engineering: B. 96 (1), 37-42 (2002).
- Rama, G., Jeevanandam, P. Evolution of different morphologies of CdS nanoparticles by thermal decomposition of bis(thiourea)cadmium chloride in various solvents. Journal of Nanoparticle Research. 17 (1), 1-13 (2015).
- Pabitha, G., Dhanasekaran, R. Growth and characterization of a nonlinear optical crystal – bis thiourea cadmium chloride. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 4 (1), 34-38 (2015).
- Trujillo, L. E., et al. Di-thiourea cadmium chloride crystals synthesis under UV radiation influence. Journal of Crystal Growth. 478 (1), 140-145 (2017).
- Elilarassi, R., Maheshwari, S., Chandrasekaran, G. Structural and optical characterization of CdS nanoparticles synthesized using a simple chemical reaction route. Optoelectronics and Advanced Materials – Rapid Communications. 4 (3), 309-312 (2010).
- Selvasekarapandian, S., Vivekanandan, K., Kolandaivel, P., Gundurao, T. K. Vibrational Studies of Bis(thiourea) Cadmium Chloride and Tris(thiourea) Zinc Sulphate Semiorganic Non-linear Optical Crystals. Crystal Research & Technology. 32 (2), 299-309 (1997).
