ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ НИЗКОЗАТРАТНЫХ МЕТОДОВ СИНТЕЗА НА МОРФОЛОГИЮ ОКСИДА ЦИНКА

Исследована морфология порошков оксида цинка (ZnO), синтезированных модифицированным микроволновым методом при различных параметрах нагрева и методом химического осаждения. Анализ изображений позволил установить закономерности формирования структуры в зависимости от параметров синтеза. Показано, что увеличение времени микроволнового нагрева при постоянной мощности приводит к последовательному переходу от рыхлых наночастиц к плотным, хорошо ограненным микроструктурам. Кроме того, снижение мощности нагрева замедляет процессы кристаллизации и агломерации, сохраняя более мелкодисперсную и пористую структуру. Сканирующая электронная микроскопия выявила также существенные различия в морфологии образцов, выращенных методом химического осаждения, обусловленные изменением исходной молярной концентрации ацетата цинка при фиксированных концентрациях остальных компонентов раствора роста. Таким образом, представлены низкозатратные, экологичные, контролируемые методы синтеза образцов ZnO, позволяющие направленно управлять морфологией частиц за счет изменения концентрации прекурсоров, оптимизации времени и мощности микроволнового синтеза. Показана возможность применения выращенных структур для фотокаталитического разложения органического красителя родамина-B. Установлена взаимосвязь между скоростью фотокаталитического разложения и морфологией частиц оксида цинка. Наибольшая скорость фотокаталитической деградации родамина-B ≈ 0.5 hr^-1 в рассмотренной серии зафиксирована у образца, полученного методом химического осаждения, наименьшая ≈0.1 hr^-1 – у образца, синтезированного микроволновым методом.

1. Zhao, Z., Agulto, V.C., Iwamoto, T., Kato, K., Yamanoi, K., Shimizu, T., Sarukura, N., Fujii, T., Fukuda, T., Yoshimura, M., Nakajima, M. Investigation of the optical and electrical properties of zinc oxide by terahertz time domain ellipsometry. Optical Materials: X, 24, 100352 (2024). https://doi.org/10.1016/j.omx.2024.100352.

2. Pavan Kumar, M.A., Suresh, D., Sneharani, A.H. Centella asiatica mediated facile green synthesis of nano zinc oxide and its photo-catalytic and biological properties. Inorganic Chemistry Communications, 133, 108865 (2021). https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108865.

3. Abdullin, A.Kh., Cicero, G., Gritsenko, L.V., Kumekov, S.E., Markhabaeva, A.A. Effect of annealing and hydrogen plasma treatment on the luminescence and persistent photoconductivity of polycrystalline ZnO films. Journal of Applied Physics, 121, 245303-1–245303-6 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4989826.

4. Haygood, K.J.F., Dinny Harnany, Jamasri, Santos, G.N.C., Muflikhun, M.A., Promising CO2 gas sensor application of zinc oxide nanomaterials fabricated via HVPG technique. Heliyon, 10 (17), e36692 (2024). https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e36692.

5. Olavo Cardozo, Ricardo Maia-Junior, Sajid Farooq, Braulio Tostes, Andreas Stingl, Patricia Farias, Severino Alves Junior, Zinc oxide nanostructures for third generation solar cells: A comprehensive review, Solar Energy, 299, 113710 (2025). https://doi.org/10.1016/j.solener.2025.113710.

6. Kedruk, Y.Y., Contestabile, A., Zeng, J., Fontana, M., Laurenti, M., Gritsenko, L.V., Cicero, G., Pirri, C.F., Abdullin, K.A. Morphology Effects on Electro- and Photo-Catalytic Properties of Zinc Oxide Nanostructures. Nanomaterials, 13, 2527 (2023). https://doi.org/10.3390/nano13182527.

7. Rana, A., Kumar, P., Thakur, N., Kumar, S., Kumar, K., Thakur, N. Investigation of photocatalytic, antibacterial and antioxidant properties of environmentally green synthesized zinc oxide and yttrium doped zinc oxide nanoparticles. Nano-Structures & Nano-Objects, 38, 101188 (2024). https://doi.org/10.1016/j.nanoso.2024.101188.

8. Ulker, G., Penlik, Y., Gorduk, S. Synthesis, characterization and investigation of photocatalytic activity of ZnO Nanoparticles from Tilia Tomentosa (silverly linden) plant by green synthesis method. Journal of Molecular Structure, 1344, 142929 (2025). https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2025.142929.

9. Arepalli, V.K., Yang, E., Patil, A.A., Wi, J.-S., Park, J.S., Lee, J.-M., Lee, S., Chung, Ch.-H. ZnO nanowire broadband ultra-wide-angle optical diffusers grown by aqueous chemical bath deposition. Journal of Alloys and Compounds, 1008, 176660 (2024). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2024.176660.

10. Gilani, S.E.H., Younas, M., Nazar, R., Rasheed, M.H., Mehmood, U. Microwave-assisted synthesis of ZnO nanostructured photoanodes for advanced dye-sensitized solar cells. Materials Letters, 400, 139146 (2025). https://doi.org/10.1016/j.matlet.2025.139146.

11. Rustembekkyzy, K., Sabyr, M., Kanafin, Y.N., Khamkhash, L., Atabaev, T.Sh. Microwave-assisted synthesis of ZnO structures for effective degradation of methylene blue dye under solar light illumination. RSC Advances, 14 (23), 16293–16299 (2024). https://doi.org/10.1039/d4ra02451f.

12. Ahmed, M., Coetsee, L., Goosen, W.E., Urgessa, Z.N., Botha, J.R., Venter, A. Characterization of Bi-doped ZnO nanorods prepared by chemical bath deposition method. Physica B: Condensed Matter, 666, 415105 (2023). https://doi.org/10.1016/j.physb.2023.415105.

13. Zhu, J., Feng, Y., Dai, B., Qi, Y. Morphology and orientation controlling of ZnO nanofibers via chemical bath deposition. Materials Chemistry and Physics, 305, 128028 (2023). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2023.128028.

14. Sandhu, G.S., Nine, M.J., Purasinhala, K., Dadkhah, M., Hassan, K., Losic, D. Morphology and charge effect of ZnO nanostructures on the performance of anticorrosion coatings. Surfaces and Interfaces, 69, 106750 (2025). https://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.106750.

15. Alp, E., Olivieri, F., Aulitto, M., Castaldo, R., Contursi, P., Cocca, M., Gentile, G. The effect of ZnO nanoparticles morphology on the barrier and antibacterial properties of hybrid ZnO/graphene oxide/montmorillonite coatings for flexible packaging. Surfaces and Interfaces, 55, 105307 (2024). https://doi.org/10.1016/j.surfin.2024.105307.

16. Kowalik, P., Konkol, M., Antoniak-Jurak, K., Próchniak, W., Wiercioch, P., Rawski M., Borowiecki T. Structure and morphology transformation of ZnO by carbonation and thermal treatment. Materials Research Bulletin, 65, 149–156 (2015). https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2015.01.032.

17. Tolubayeva, D.B., Gritsenko, L.V., Kedruk, Y.Y., Aitzhanov, M.B., Nemkayeva, R.R., Abdullin, K.A. Effect of hydrogen plasma treatment on the sensitivity of ZnO based electrochemical non-enzymatic biosensor. Biosensors, 13, 793 (2023). https://doi.org/10.3390/bios13080793.

18. Uribe-López, M.C., Hidalgo-López, M.C., López-González, R., Frías-Márquez D.M., NúñezNogueira G., Hernández-Castillo D., Alvarez-Lemus M.A. Photocatalytic activity of ZnO nanoparticles and the role of the synthesis method on their physical and chemical properties. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 404, 112866 (2021). https://doi.org/10.1016/j.jphotochem.2020.112866.

19. Hussein S.N.C.M., Fuad F.S.M., Ismail M. Synthesis of zinc oxide nanoparticles for oil upgrading and wax deposition control: effect of calcination temperature. Indonesian Journal of Chemistry, 20 (4). 746–754 (2020). https://doi.org/10.22146/ijc.43317.

20. Dobrozhan, О., Shelest, І., Stepanenko, А., Kurbatov, D., Yermakov, M., Čerškus, A., Plotnikov, S., Opanasyuk, А., Structure, substructure and chemical composition of ZnO nanocrystals and films deposited onto flexible substrates. Materials Science in Semiconductor Processing, 108, 2020, 104879, https://doi.org/10.1016/j.mssp.2019.104879.