1,720,996 research outputs found
Functional Nanomaterials for Optoelectronics and Photocatalysis
No full textThis Special Issue is a thematic collection works examining nanomaterials that display functionalities in optoelectronics, photocatalysis and photovoltaics. It includes research works on oxide, metallic and hybrid nanomaterials. Herein, topics range from light-emitting diodes, new materials and photocatalysis for dye degradation and energy production
Taime ekstrakti abil s\ufcnteesitud h\uf5bedal p\uf5hinevad nanoosakesed ning nende kasutus antimikroobse vahendina keskkonnas\uf5bralikes rakendustes. Plant Mediated Synthesis of Silver-Based Nanoparticles and Their Use as Antimicrobial Agent in Environmentally-Friendly Applications
No full textPäikesepatareides kasutatavate ZnO nanovarraste läbilaskvusomadused
No full textBachelor’s thesis
Curriculum in EngineeringThe study of the transmittance and absorbance properties of a material in the design of
solar cells is of significant importance. The transmittance of a material determines the
ability of light to pass through it. Whereas, the absorbance of a material determines its
ability to absorb light. ZnO nanostructures are a good choice for such properties as several
studies have shown that ZnO nanostructures show high transmittance (~80%). Also, ZnO
nanostructures can absorb most of the UV region of light coming from the sun. In this
thesis, the transmittance and absorbance properties of four different types of ZnO nanorod
samples were investigated, each of which was prepared with different solvents. The
solvents used are ethanol, 70% ethanol, methanol, and isopropanol. A UV-1600PC
spectrophotometer was used for measuring the transmittance and absorbance of ZnO
nanorod samples. Two types of reference materials were used for the measurements. The
results obtained based on the transmittance and absorbance measurements are analysed
and compared. Finally, the bandgaps for each of the synthesized nanorods were calculated
by using the Tauc relation, and the optimal ZnO nanorod sample for solar cell applications
was discussed.Materjali läbilaskvuse ja neeldumisvõime omaduste uurimine on päikesepatareide
projekteerimisel väga oluline. Materjali läbilaskvus määrab valguse läbilaskvuse läbi
materjali. Materjali neelduvus määrab, kui palju valgust materjal suudab neelata.
ZnO nanostruktuurid on selliste omaduste poolest hea valik, sest mitmed uuringud
on näidanud, et ZnO nanostruktuuridel on kõrge läbilaskvus (~80%). Samuti
suudavad ZnO nanostruktuurid absorbeerida enamiku päikesest tuleva valguse UVkiirguse piirkonnast. Käesolevas lõputöös uuriti nelja erineva ZnO nanostruktuuride
proovi läbilaskvus ja neeldumisomadusi, millest igaüks valmistati erinevate lahustite
abil. Kasutatud lahustid on etanool, 70% etanool, metanool ja isopropanool. ZnO
nanovarraste proovide läbilaskvuse ja neelduvuse mõõtmiseks kasutati UV-1600PC
spektrofotomeetrit. Mõõtmistes kasutati kahte tüüpi võrdlusmaterjale. Analüüsitakse
ja võrreldakse läbilaskvuse ja neelduvuse mõõtmiste põhjal saadud tulemusi.
Viimasena arvutati iga sünteesitud nanovarda ribalõhed Tauci suhte abil ja toodi välja
ZnO nanovarraste parem valik päikesepatareide kasutamiseks
ZrO₂ nanoosakeste neeldumisomaduste uurimine fotogalvaaniliste rakenduste jaoks
No full textBachelor’s thesis
EngineeringThis thesis studies the absorbance and band gap properties of HfO₂, ZrO₂ nanoparticles
(NPs), and their solid solutions (HfₓZr₁-ₓO₂). Five samples were created with different
proportions (x = 0, 0.3, 0.5, 0.7, and 1). The absorbance of the samples was measured in
the range of 200 to 1000 nm region using a UV-Vis spectrophotometer (UV-1600PC,
USA), while their band gap properties were calculated from Tauc plots. Maximum
absorbance was observed in the range of 276-312 nm which corresponds to the band gap
of 3.5 - 3.6 eV. Under UV excitation close to the adsorption range (i.e. 360 nm), a white
luminescence from the sample was observed. Collected data were plotted using the
software Origin Pro. The possible evolution of the bandgap of the solid solution was
evaluated as a function of x or the Hf:Zr ratios.Selles lõputöös uuritakse valguse neeldumist ja optilise keelutsooni laiust ZrO₂ ja HfO₂
nanoosakestes ning nende segatud proovides (HfₓZr₁-ₓO₂). Valmistati viis proovi
erinevates vahekordades (x = 0, 0.3, 0.5, 0.7 and 1). Proovide valguse neeldumist mõõdeti
UV-Vis spektrofotomeetriga (UV-1600PC, USA) vahemikus 200-1000 nm ning arvutati
nende energiavahemikud kasutades Tauc plot meetodit. Maksimaalset neeldumist
täheldati vahemikus 276-312 nm mis vastab energiale 3.5-3.6 eV. Valgustades proove UV
valguse lainepikkusega 360 nm täheldati valget luminesentsi, mis vastab mõõdetud
valguse neeldumise vahemikele. Proovide energivahemikku hinnati funktsioonina nende
Hf:Zr suhtesse. Kogutud andmeid uuriti Origin Pro tarkvara abil
Fotodetektorites kasutatavate ZnO nanovarraste optilised ja elektrilised omadused
No full textMaster’s thesis
Energy Application EngineeringNanomaterials have a higher surface to volume ratio when compared to their bulk counterparts and this makes them efficient to use in photodetection. This study explores the UV sensing abilities of ZnO nanorods grown on commercially available ITO substrates. In this study, two types of ZnO nanorod samples are synthesized, with 5 samples in total. The two types of samples are abbreviated as Type I and Type II, with three type I samples to type I-A, type I-B, type I-C and two type II samples to type II-A and type II-B. Type I samples have variations in the amount of zinc precursor in the seeding solution and Type II samples have variations in the amount of zinc precursor in the growth solution, used to grow ZnO nanorods of this study. To evaluate the electrical and photoresponse characteristics of these ZnO nanorods, 3 different tests were performed – test 1:current-voltage (I-V) in dark, test 2: I-V under UV light and test 3: current-time (I-t) under UV on-off cycles. A 365 nm UV source with 20 mW/cm2 irradiation power was used to evaluate the photoresponse characteristics of the ZnO nanorods. The measurements were performed using an OSSILA source meter. It was observed that changes made to seeding and growth solutions cause different electrical and photoresponse behavior in the nanorod samples. Under UV irradiations, it is found that resistance of all the samples decreases compared to the dark. In other words, the overall output current under UV irradiations has been higher for all ZnO nanorods than in dark. The figure of merits of the nanorods were evaluated by calculating their sensitivity, responsivity, and response time. The responsivity of sample Type I-B was highest with value of 22.82 μA/W and second-best sensitivity with value of 1.53. Sample Type II-A had the highest sensitivity with a value of 1.64, but had significantly lower responsivity than sample Type II-B, with a value of 4.17 μA/W. In addition, the response time of sample Type I-B was quickest, with a τdecay of 235.2 s. Therefore, having highest responsivity, a good sensitivity and quickest τdecay, the Type I-B sample is the best sample of this study. In other words, the amount of zinc precursors used for the seeding solution and growth solution of sample type I-B, are the optimal amounts to grow ZnO nanorods for the UV detection. Nevertheless, from the application point of view the response time of the samples is too slow to be used as a photodetector. Further research is needed to increase the responsivity of the samples.Nanomaterjalidel on suurem pinna ja mahu suhe võrreldes nende massiliste analoogidega ning see muudab nende kasutamise fotodetektoris tõhusaks. Käesolevas lõputöös uuritakse ZnO nanovarraste UV-kiirguse tuvastamise võimeid. Nanovardad on sünteesitud kaubanduslikult kättesaadavatel ITO-substraatidel. Kahte tüüpi proove nimetatakse lühendatult I ja II tüübiks, kusjuures kolm I tüübi proovi on tähistatud kui proov I-A, I-B ja I-C ning kaks II tüübi proovi kui proov II-A ja II-B. I tüübi proovide puhul varieerub tsingi lähteaine kogus külvikulahuses ja II tüübi proovide puhul varieerub tsingi lähteaine kogus kasvulahuses. Sünteesitud ZnO nanovarraste elektriliste ja fotoresonantsi omaduste hindamiseks viidi läbi 3 erinevat testi – test 1: voolu ja pinge (I-V) mõõtmine pimedas ruumis, test 2: I-V UV-valguses ja test 3: I-t UV-kiirgust sisse-välja lülitades tsükliliselt. ZnO nanovarraste fotoresonantsi omaduste hindamiseks kasutati 365 nm UV-kiirguse allikat kiirgusvõimsusega 20 mW/cm2 . Täheldati, et külvi- ja kasvulahuste muutmine põhjustab nanovarraste proovide erinevat elektrilist ja fotoresonantsi käitumist. UV-kiirguse korral leiti, et kõikide proovide takistus väheneb võrreldes pimedaga. Teisisõnu, üldine väljundvool UV-kiirguse korral on kõikide ZnO nanovarraste puhul olnud suurem kui pimedas. Nanovarraste väärtusi hinnati nende reageerimisvõimekuse, tundlikkuse ja reageerimisaja arvutamise teel. Proovil I-B oli suurim reageerimisvõimekus väärtusega 22.82 μA/W ja teine parim tundlikkus väärtusega 1.53. Proovi II-A tundlikkus oli kõige suurem väärtusega 1.64, kuid reageerimisvõimekus oluliselt väiksem kui proovil I-B, väärtusega 4.17 μA/W. Reageerimisaeg oli madalaim proovi I-B puhul, mille τdecay väärtus oli 235.2 s. Seetõttu on proov I-B käesoleva uuringu parim proov, sest sellel oli kõrgeim reageerimisvõimekus, hea tundlikkus ja kiireim τdecay. Teisisõnu on I-B tüüpi proovi külvikulahuses ja kasvulahuses kasutatud tsingi lähteainete kogused optimaalsed kogused ZnO-nanovarraste kasvatamiseks UV-detektori jaoks. Rakenduse seisukohast on proovide reaktsiooniaeg siiski liiga aeglane, et neid saaks kasutada fotodetektorina. Proovide reageerimisvõime suurendamiseks on vaja edasisi uuringuid
Prototüüpseade fotogalvaanilise efektiga voolu tekitamiseks kasutades aktiivse kihina HfO2-süsinik-nanotorude hübriide
Get PDFMaster's thesis
Energy Application EngineeringThe goal of this Master's thesis was to create a prototype setup in order to measure the
photocurrent generated by hybrid nanocomposites like HfO2-carbon nanotube based
(CNT). The specifications of the setup were to illuminate a sample with UV and visible
light and to be able to measure photocurrent of a few nano-ampere using a conventional
multimeter. No portable device for such research activity with the required components
and specifications is available presently. It was demonstrated in a previous study, that
1 mg of the nanohybrid can, under strong illumination, produce a photocurrent of about
150 nA, which is on the resolution limit of most multimeters. The study aimed at obtaining
current values with high accuracy with two different multimeters available at EMÜ. This
was brought about by building a circuit with an operational amplifier that amplifies the
voltage drop on a shunt resistor. The resulting voltage is measurable in mV range and
corresponds to nA scale of the amplifier input. Four prototypes were developed, and the
final prototype has a lighting unit with 339 W/m2 power output and current measurement
resolution of 0,01 nA. An integral part of the prototype development was the mitigation
of interferences, which were brought down from 50 nA to 1,7 nA.Selle magistritöö eesmärk oli luua prototüüpseade nanohübriidmaterjalide, nagu HfO2-
süsinik-nanotorud (CNT), poolt tekitatud fotovoolu mõõtmiseks. Seadme ülesandeks oli
valgustada nanohübriidmaterjali proovi ultraviolett- ja nähtava valgusega ning tavapärase
multimeetri abil mõõta mõne nanoampri suurust fotovoolu. Praegu teada olevalt ei ole
sellise uurimistegevuse jaoks kaasaskantavaid seadmeid koos vajalike komponentide ja
spetsifikatsioonidega saadaval. Ühes eelnevas uuringus tuvastati, et 1 mg nanohübriidmaterjali võib tugeva valgustatuse korral tekitada fotovoolu umbes 150 nA, mis on
enamiku multimeetrite lahutusvõime piiril. Uuringu eesmärk oli mõõta nanoamprite
suurusjärgus voolu kahe erineva tehnilise tasemega EMÜ-s saadaoleva multimeetri abil.
Selle saavutamiseks koostati operatsioonivõimendiga vooluahel, mis võimendab
šunttakisti pingelangu, mida saab mõõta multimeetri mV pingevahemikus ja mis vastab
võimendi sisendi nA väärtusele. Seadme arendusfaasis valmisid neli prototüüpi ja lõplikul
prototüübil on valgustusseade, mille väljundvõimsus on 339 W / m2 ning voolu eraldusvõime 0,01 nA. Prototüübi väljatöötamise lahutamatu osa oli häirete vähendamine, mille
käigus vähendati neid 50 nA pealt 1,7 nA peale
Ränidioksiidi nanoosakesed ja nende rakendus päikesepaneelides
Get PDFBakalaureusetöö
Tehnika ja tehnoloogia õppekavalSilicon dioxide, or silica (SiO2) is a combination of chemical elements silicon (Si) and oxygen (O2). It is a very widespread material on Earth mainly in form of quartz and silica sand. Silicon dioxide is used in silicon solar cells on pure silicon wafers for surface passivation and antireflection. Surface passivation is a technique for preventing efficiency losses. Silicon dioxide has a bandgap energy from 7.52 to 9.6 eV (electron volt) depending on Si-O-Si bond angle and lengths. The aim of this Bachelor´s thesis is to analyse four different SiO2 nanoparticle samples synthesized at the Institute of Technology under UV-Vis spectrophotometer in order to find most UV and daylight absorption. The simplified model based on Beer-Lambert law was implemented to describe absorption in these silicon dioxide nanoparticle suspensions. As a result, the optical properties of these silicon dioxide nanoparticles were analysed in software named “Origin” and graphs interpreted. Conducted tests results may help to understand these SiO2 samples more.Käesoleva töö eesmärk on analüüsida erinevaid sool-geel meetodil Eesti Maaülikooli Tehnikainstituudis sünteesitud ränidioksiidide proove UV-Vis spektromeetri abil. Ränidioksiid (SiO2) on keemiliste elementide räni (Si) ja hapniku (O2) kombinatsioon. See on Maal väga laialt levinud materjal peamiselt kvartsi ja liiva kujul. Ränidioksiidi kasutatakse dopeeritud pooljuhtelement räniplaatide katmiseks päikesepaneelide fotogalvaanilistel elementidel. See väldib pooljuhtelemendi räni oksüdeerumist ning ühtlasi kaitseb seda väliskeskkonna mõjude eest. Samuti kasutatakse ränidioksiidi valguse peegeldumise vähendamiseks või siis soovitud peegeldumise saavutamiseks kombinatsioonis ainetega, millel on erinev refraktsiooniindeks. Puhta amorfse pooljuhtelemendi ränipinna passiveerimine võimaldab säilitada, tõsta fotogalvaanilise elemendi kasutegurit ning vähendada võimalikke kadusid. Tsooniteooria kohaselt on ränidioksiidi keelutsoon lai. SiO2 keelutsooni energia (valentsitsooni ja juhtivustsooni vahe) on vahemikus 7,52 kuni 9,6 eV (elektronvolt), mis sõltub Si-O-Si sidemenurgast ja pikkustest. Iga SiO2 proovi jaoks tehti lihtsustatud arvutused, kasutades Beer-Lamberti seadust. UV-Vis spektromeetri abil saadud tulemusi analüüsiti tarkvaras nimega “Origin” ja joonestati neeldumisgraafikud. Läbiviidud proovide analüüsi tulemused võivad aidata neid SiO2 proove paremini mõista
Research on filter materials for the removal of iron and manganese from groundwater
Get PDFMagistritöö
Vesiehituse ja veekaitse õppekavalEestis on suured põhjaveevarud, mille üldine seisund on hea, kuid olmeveena kasutamise üheks
põhiprobleemiks on suur rauasisaldus. Koos rauaga esineb põhjavees sageli ka mangaan, mis
esinevad mõlemad põhjavees lahustunud kujul.
Töö eesmärgiks oli laborkatsete abil uurida tavapäraste ja nanoühenditega kaetud
filtermaterjalide tõhusust raua ja mangaani eemaldamiseks põhjaveest. Ühtlasi taheti ka välja
selgitada, kas uuritavad filtermaterjalid on võimelised rauda ja mangaani põhjaveest eemaldama
Eestis kehtestatud kvaliteedinõuetele joogivees.
Käesolevas töös uuriti seitset erinevat katsekeha. Tulemustest selgus, et katseseeriates käsitletud
katsekehade kohta näitas parimaid tulemusi põhjaveest raua eemaldamisel katsekeha F-3, mis
koosnes suuremas osas nanomaterjalidega täiustatud filtermaterjalist. Samuti näitas katsekeha
F-3 kõige lubavamat tulemust mangaani eemaldamises põhjaveest. Katsekehadega tuleks teha
täiendavaid uuringuid, suurendades filtreeritava põhjavee ja katsekehades olevate
filtermaterjalide kogust.Estonia has large groundwater resources, the general condition of which is good, but one of the
main problems in using it as domestic water is the high iron content. Along with iron,
groundwater often contains manganese, both of which are present in dissolved form in
groundwater.
The aim of the work was to experimentally determine the advantages of surface-treated metallic
nanomaterials over conventional filter material for the removal of iron and manganese in
groundwater. It was also wanted to find out whether the studied filter materials were able to
remove iron and manganese from groundwater up to the limits established in Estonia.
In this work, seven different filters were studied. The results showed that among all test
experiments, filter F-3, which consisted mostly of filter material enhanced with nanomaterials,
showed the best results in removing iron from groundwater. Filter F-3 also showed the most
promising result in removing manganese from groundwater. Additional tests should be
performed on the filters by increasing the volume of groundwater to be filtered and the amount
of filter material in the filters
Päikeseelementide hübriidnanomaterjalide UV ja nähtava valguse neeldumise analüüs - hafnium dioktsiid ja süsiniknanotorud
Get PDFBachelor thesis
Energy Application EngineeringSelle bakalaureusetöö eesmärk oli läbi viia spektroskoopiline analüüs nanohübriidmaterjalile koosnevast Hafnium dioktsiidist (HfO2) ja süsiniknanotorudest (CNT). Uuriti neeldumise lainepikkusi ultraviolett (UV) ja nähtava valguse ergastuse puhul. Eelnevates uuringutes on tuvastatud, et nanohübriid koosnevast CNT’st ja kuupstruktuuriga HfO2 nanoosakestest tekitab fotovoolu tugeva valgustuse puhul UV ja nähtava valguse puhul. Selles töös uuritakse nanohübriidi koosnevast monokliinilisest HfO2-st ja CNT-st. Lõputöö üheks ülesandeks oli uurida kuidas mõjub HfO2/CNT vahekorra muutmine materjali optilistele omadustele. Eesmärgi saavutamiseks segati kokku kolm nanohübriidsegu, mis sisaldasid 5 mg HfO2-d ja 1, 2, 5% CNT-d kogukaalust, ning mõõdeti segude valgusneelduvust erinevate lainepikkuste puhul kasutades spektrofotomeetrit. Analüüsi tulemusena selgus, et HfO2-CNT nanohübriid on paremate optiliste omadustega võrreldes puhta HfO2 või CNT-ga. HfO2 nanoosakeste puhul märgati neelduvuse tipplainepikkuseid 230 nm ja 265 nm juures. Tipp 230nm juures on seotud elektronide liikumisega HfO2 aatomite valentstsoonist juhtivustsooni, ületades nende vahe. Tipp 265 nm juures iseloomustab molekulaarseid struktuurisi defekte ja elektronide liikumist pindmistele alamelektronkihtidele. Segades kokku HfO2 ja CNT täheldati uue neeldumistipu ilmumist lainepikkusel 276 nm juures, mis vastab pindmisele vastasmõjule HfO2 defektseisundite ja CNT π-plasmoni vahel. Tõstes CNT sisaldust, muutusid pindmised defektseisundid passiivseteks ning neelduvus 276 nm juures langes. Parima neeldumisega osutus nanohübriid, mis sisaldas 1% CNT-d segu kogukaalust.The objective of this thesis was to perform an absorption spectroscopy analysis on a nanohybrid composite of Hafnium dioxide (HfO2) and carbon nanotube (CNT). The absorption wavelengths were studied under excitations ranging from the Ultraviolet (UV) to the visible spectrum. In a previous research, it was demonstrated that the HfO2-CNT nanohybrid containing cubic HfO2 produces a photocurrent when illuminated with UV and visible light (200-700nm). The current study’s key aim was to study the HfO2-CNT nanohybrid containing monoclinic HfO2. One of the goals was to study the absorption behavior when the concentration of CNT was varied in the nanocomposite. Three samples containing 1, 2, and 5 wt.% of CNT were prepared and studied using a spectrophotometer. The spectroscopic study revealed that the new nanohybrid has enhanced optical properties as compared to pure HfO2. For the HfO2 nanoparticles alone absorption at 230 nm and 265 nm was observed, 230nm corresponding to the fundamental gap of HfO2 and 265 nm corresponding to defect states of HfO2. However, when CNT was added, a new absorption peak at 276 nm was observed, corresponding to the surface interactions between HfO2 defect states and π-plasmon of CNT. The results suggest that when CNT is added, the defect states become passivated and absorption at 276 nm drops
Neelduvate lainepikkuste määramine päikesepaneeli nanomaterjalides – ZnO nanoosakesed
No full textBachelor’s Thesis
Engineering curriculumIn this thesis the absorbance and band gap properties of ZnO nanoparticles (NP), which is a
solar cell and photocatalytic material, have been investigated. The absorbance of the ZnO NP
were measured using a UV-Vis spectrophotometer and their band gap properties were
calculated. Four different samples of ZnO NP were already synthesized. Several steps after
synthesis of these NP were carried out before obtaining a powder of ZnO NP, explained in
this thesis. To measure the absorbance of these nanomaterials, ZnO NP were spread
homogeneously in isopropanol. For absorbance studies, a UV-Vis II Nanocolor
spectrophotometer by MACHEREY-NAGEL was used to measure the absorbance with a
measurement range of 190–1100 nm. Isopropanol was also used as reference during the
measurements. The UV-Vis spectrophotometershows the maximum absorbance of these ZnO
NP in 356.8-363.1 nm range. All the results were plotted using software Origin and MS Excel.
Energy band gaps were calculated using tauc plot method. The calculated band gap of ZnO
NP were in 3.160-3.288 eV range which is comparable with the direct bandgap 3.37 eV of
bulk ZnO. These variations in band gap are attributed to the synthesis conditions of these NP.Selles lõputöös uuriti valguse energia neeldumist ZnO nanoosakestes. Mõõdetud valguse
neeldumist ja spektri vahemikke võrreldi kirjanduses olevaga. ZnO nanoosakesed olid juba
eelnevalt valmistatud sünteesi teel. ZnO nanoosakesi oli 4 erinevat proovi. Töö alguses olid
ZnO nanoosakesed teralise struktuuriga ja vajasid purustamist. Peale purustamist jäi alles
väga peene pulber nanoosakestest. Purustamine võttis aega kuni 20 minutit. Valguse
neeldumise mõõtmiseks oli vaja teha ZnO nanoosakeste lahus, lahustiks oli isopropanool.
Neeldumise mõõtmiseks kasutati spektrofotomeetrit UV-Vis II Nanocolor tootjalt
MACHEREY-NAGEL. Valguse neeldumine oli mõõdetav 190-1100 nm vahemikus.
Spektrofotomeeter võimaldas 2 täpsusel mõõtmist: normaalne ja maksimaalne. Kõik
mõõtmised siin töös said tehtud maksimaalsel režiimil, andmed olid palju täpsemad.
Mõõdetud neeldumise suurimad väärtused jäid 356.8 ja 363.1 nm lainepikkuse vahemikku.
Saadud andmeid töödeldi tarkvaraga Origin ja MS Excel. Kasutades tauc plot meetodit
arvutati energia vahemik. Energia vahemik oli 3.160-3.288 eV, mis on võrreldav kirjanduses
leitava ZnO energia vahemikuga 3.37 eV-ga
- …
