Cinkov oksid, ZnO je od interesa za mnoge primjene kao važan materijal s izvrsnom kombinacijom optičkih, električnih i mikrostrukturnih svojstava. U posljednje vrijeme Zno je izazvao značajan svjetski istraživački interes zahvaljujući svojstvu fotokatalize. Zbog svoje netoksičnosti i visoke fotokatalitičke aktivnosti ZnO se sve više koristi za razgradnju raznih onečišćivača okoliša (1). Općenito, fotokataliza zahtijeva učinkovitu adsorpciju reaktantnih molekula/iona na površini ZnO fotokatalizatora. Budući da su adsorpcijska stanja specifičnih molekula/iona intrinzično određena površinskim atomskim strukturama ZnO, fotokatalitička izvedba snažno je povezana s elektronskom strukturom i oblikom ZnO (2). Za razvoj nanočestica ZnO kontrolirane veličine i morfologije, put sinteze je od velike važnosti. Polazni spoj cinka, postupak sinteze, kemijski sastav otapala, priroda sredstva za taloženje, pH, temperatura i vrijeme starenja, igraju važnu ulogu u razumijevanju mehanizma stvaranja nanočestica ZnO, sa središnjim naglaskom na veličinu i geometrijski oblik čestica ZnO. Konkretno, u nekoliko novijih radova Šarić i sur. izvijestili su o snažnom utjecaju načina sinteze na nastajanje nanočestica ZnO, njihovu veličinu i geometrijski oblik (3-5).

Primarni cilj predloženog istraživanja je dobiti detaljan uvid u odnos između strukturnih, mikrostrukturnih i morfoloških značajki nanočestica ZnO pripremljenih: (a) solvotermalno korištenjem [Zn(acac)2·H2O] u prisutnosti organskih aditiva (trietanolamina: MEA, DEA ili TEA) i/ili različitim sustavima otapala na 170 °C, (b) toplinskom razgradnjom [Zn(acac)2·H2O] (izravno zagrijavanje na ≥200 °C). Konačno, detaljno znanje o strukturnim značajkama dobiveno difrakcijom X-zraka praha (PXRD) na sobnoj temperaturi (RT) i mikroskopskim mjerenjima (tj. skenirajuća elektronska mikroskopija s emisijom polja, FE-SEM) poslužit će kao ulaz koji će dovesti do uspostavljanja prijelaz prema željenoj fotokatalitičkoj aktivnosti ciljanih ZnO nanočestica. Posljednji i najzahtjevniji korak bit će postignut pomoću istraživanja rendgenske apsorpcijske spektroskopije (XAS) i rendgenske fotoemisione spektroskopije (XPS) kako bi se otkrila elektronska struktura sintetiziranih nanočestica ZnO, budući da su fotokatalitičke performanse snažno povezane s elektronička struktura i oblik ZnO. To će biti usko grlo koje će dati izlazne rezultate, pomoći u sustavnoj kontroli i podešavanju koraka pripreme kako bi se isporučile nanočestice ZnO s optimalnom fotokatalitičkom izvedbom procijenjenom fotorazgradnjom otopina rodamina B (RhB), metil narančaste i metilen plave. Ciljat ćemo sljedeće istraživačke ciljeve: (i) dizajnirati ZnO nanočestice različite morfologije putem usklađenih sintetskih postupaka, (ii) identificirati ZnO nanočestice koje imaju najveću i optimalnu fotokatalitičku učinkovitost, (iii) razviti ZnO nanočestice kao funkcionalne materijale s poboljšanim funkcionalnostima kroz sinergiju razotkrivenih strukturnih, elektroničkih i fotokatalitičkih značajki.

(1) M.R. Hoffmann, Chem. Rev., 1995, 95, 69; (2) R. Boppella, et al. J. Phys. Chem. C, 2013, 117, 4597; (3) A. Šarić i sur. J. Alloys Compd., 2015., 652, 9; (4) A. Šarić i sur. ChemistrySelect, 2017, 2, 10038; (5) A. Šarić i sur. J. Mol. Struct., 2019, 1178, 251.