بررسی خواص نوری و حرارتی نانوذرات CuO و ZnO تهیه شده با عصاره گل زعفران

در میان تمام نانوذرات اکسید فلزی، نانومواد CuO و ZnO بسیار محبوب هستند و خواص فوق‌العاده‌ای را نشان می‌دهند. این نانومواد می‌توانند از روش‌های مختلف فیزیکی، مکانیکی، بیولوژیکی و شیمیایی تهیه شوند. اما روش‌های بیولوژیکی مانند سنتز سبز نانوذرات اکسید فلزی با استفاده از عصاره گیاه یا گل به دلیل سادگی، هزینه کم، قابلیت اجرا و اثرات زیست‌محیطی دوستدار طبیعت، محبوبیت بیشتری پیدا کرده است. در مقاله حاضر، ما نانوذرات CuO و ZnO را با استفاده از عصاره گل زعفران (Crocus Sativus) تهیه کرده و سپس آن‌ها را در دمای ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۱۵ دقیقه کالسینه کردیم. نانوذرات اکسید فلزی تهیه شده با استفاده از طیف‌سنجی UV–یویی برای مطالعه انرژی شکاف باند مشخص شدند و مقادیر آن به ترتیب ۳.۵۲ الکترون ولت برای CuO و ۳.۴ الکترون ولت برای نانوذرات ZnO به دست آمد.

مورفولوژی نانوذرات اکسید فلزی تهیه شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد و فاز، کرنش و اندازه کریستالیت‌ها با استفاده از پراش پرتو ایکس مطالعه گردید.بررسی خواص حرارتی نانوذرات CuO و ZnO با استفاده از آنالیز ترموگرماویمتریک و آنالیز حرارتی تفاضلی انجام شد. ما درصد کاهش وزن، تغییر آنتالپی و انرژی فعال‌سازی را در نرخ‌های حرارتی 6، 8 و 10 درجه سانتی‌گراد بر دقیقه تعیین کردیم. انرژی فعال‌سازی نانوذرات CuO و ZnO با استفاده از روش کیسینگر محاسبه شد و به ترتیب 13.34 و 8.86 کیلوژول بر مول به دست آمد. اندازه ذرات نانوذرات CuO و ZnO به ترتیب 300 و 450 نانومتر یافت شد. طیف‌سنجی فروسرخ تبدیل فوریه برای بررسی گروه‌های عاملی موجود در هر دو نانوذره انجام شد.

Among all the metal oxide nanoparticles, CuO and ZnO nanomaterials are very popular and showcase the tremendous properties. They can be prepared from various physical, mechanical, biological, and chemical methods. But, a biological method like the green synthesis of metal oxide nanoparticle by plant or flower extract has become more popular due to its simplicity, low cost, feasibility, and eco-friendly impact. In the present paper, we have prepared both CuO and ZnO nanoparticles by Crocus Sativus (Saffron) flower extract followed by calcination at 400 °C for 15 min. The prepared metal oxide nanoparticles were characterized by UV–visible spectroscopy to study the bandgap energy, and the value was found to be 3.52 eV for CuO and 3.4 eV for ZnO nanoparticles, respectively.

The morphology of the prepared metal oxide nanoparticles was studied by scanning electron microscopy, and phase, strain, and crystallite size were investigated by using X-ray diffraction. The investigation of the thermal properties of the CuO and ZnO nanoparticles was performed by thermogravimetric and differential thermal analysis. We determined the percentage weight loss, enthalpy change, and activation energy at 6, 8, and 10 °C/min heating rates. The activation energy of CuO and ZnO nanoparticles was calculated by the Kissinger method and was found to be 13.34 and 8.86 kJ/moles, respectively. The particle size of CuO and ZnO nanoparticles was found to be 300 and 450 nm, respectively. The Fourier-transform infrared spectroscopy was performed to study the functional groups present in both the nanoparticles.