در این کار تجربی لایه های نازک دی اکسید قلع آلاییده با آلومینیوم با ترکیب های مختلفی از 5 تا 10 درصد جرمی آلومینیوم و 95 تا 90 درصد جرمی دی اکسید قلع بوسیله تبخیر با باریکه الکترونی بر روی زیرلایه های شیشه ای نهشته شدند. سپس تاثیر غلظت آلاینده آلومینیوم و ضخامت بر خواص الکتریکی، اپتیکی و ساختاری این لایه ها بررسی شد. خواص این لایه های نازک بوسیله پراش پرتو X، اسپکتروفوتومتر UV-VISو پروب چهارسوزنی بررسی شد. طیفXRD بدست آمده بر حسب افزایش درصد ناخالصی نشان داد که همه لایه ها جهت ترجیحی(110) را نشان می دهند و ساختار بس بلوری دارند که با افزایش میزان ناخالصی اندازه دانه ها کاهش یافته، تعداد و شدت پیک های ظاهر شده کم شده و بلورینگی در این لایه ها کاهش یافته است. همچنین با افزایش ضخامت لایه ها، میزان شفافیت لایه ها و مقاومت ویژه کاهش می یابند، بنحوی که در مورد لایه های با 5/7 % جرمی آلومینیوم، مقدار میانگین عبور لایه ها از مقدار 5/88 % برای نمونه ای با ضخامت 250 نانومتر به مقدار 3/82 % برای نمونه ای با ضخامت 450 نانومتر کاهش می یابد. همچنین مقاومت ویژه به کمترین مقدار خود یعنی 4-10×247/5 اهم-سانتیمتر برای نمونه ای با ضخامت 450 نانومتر می رسد.

در این پژوهش، خواص اپتیکی لایه نازک اکسید روی آلاییده با آلومینیوم (AZO) و لایه نازک اکسید ایندیوم آلاییده با قلع (ITO) بر زیرلایه شیشه و زیرلایه پلیمری انعطاف پذیر (پلی اتیلن) PET بررسی شد. سپس فیلترهای فوق با یکدیگر مقایسه شدند. هدف این پژوهش، به دست آوردن لایه بهینه با مقاومت ویژه کمینه و شفافیت مناسب در ناحیه طول موج مریی است. در لایه نشانی های AZO و ITO، برای افزایش قابلیت عبور، دو نوع پوشش ضدانعکاسی برای اهداف کاربردی مختلف، با استفاده از نرم افزار لایه نشانی مکلیود، طراحی شده است. برای دو نوع لایه نشانی، بالاترین میزان عبور در ناحیه مریی (400 تا 700 نانومتر) به ترتیب برای لایه نشانی های AZO، 01/98 و 41/95 درصد و برای لایه نشانی های ITO، 85/81 و 45/79 درصد شد. همچنین با تغییر زیرلایه از شیشه به زیرلایه پلیمری برای تک لایه های AZO و ITO، نه تنها میانگین درصد عبور نور افزایش یافت بلکه نواخت تغییرات درصد عبور نور به طول موج کمتر بود. برای دو نوع پوشش ضدانعکاسی لایه نشانی های AZO و ITO، نیز با تغییر زیرلایه از شیشه به PET، بیشترین میزان عبور در ناحیه مریی (400 تا 700 نانومتر) به ترتیب برای لایه نشانی های AZO به 87/97 و 18/96 درصد و برای لایه نشانی های ITO به 23/82 و 04/80 درصد رسید.

ساختارهای دی اکسید قلع (SnO2) خالص و آلاییده شده با روی (Zn doped SnO2) به روش سولوترمال سنتز شدند. در این روش، سنتز اکسیدهای فلزی بدون استفاده از مواد افزودنی دیگر و تنها با انتخاب پیش ماده های جدید در حلال بر پایه اوره انجام گرفت. حلال مورد استفاده در این روش می تواند به عنوان عامل کنترل کننده شکل و اندازه برای جلوگیری از رشد بیش از اندازه ذرات مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر آن با متلاشی شدن اوره تشکیل دهنده حلال در دمای 200 درجه سانتیگراد محیط قلیایی می شود که به تشکیل اکسید فلزی کمک می کند. فرآیند کلسینه شدن برای تولید SnO2 و Zn-doped SnO2بعد از سنتز انجام شد. محصولات به دست آمده با بهره گیری از تکنیک های میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FESEM)، پراش پرتو (XRD) X، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، طیف سنجی پراش انرژی پرتو X (EDS) و طیف سنجی مرئی-فرابنفش UV-Visible)) مشخصه یابی شدند. در این روش سنتز، محصولاتی با اندازه ذرات 16 و 18 نانومتر به ترتیب برای SnO2 و Zn-doped SnO2 به دست آمدند. هیچ پیکی از فازهای کریستالی ناخالص در طرح XRD تشخیص داده نشد. محاسبات نشان داد که میزان شکاف انرژی 6/3 اکترون ولت می باشد که مربوط به منطقه فرابنفش طیف الکترومغناطیسی است.

بیسموت وانادات به علت فعالیت در حضور نور مرئی، پایداری و مقرون به صرفه بودن یکی از پرکاربردترین نیمه رساناها برای شکافت فوتو الکتروشیمیایی آب با استفاده از نور خورشید می باشد. این نیمه رسانا علاوه بر داشتن گاف نوار مناسب معایبی همچون بازترکیب بالای الکترون-حفره را داراست . در این کار تحقیقاتی با هدف کاهش بازترکیب الکترون–حفره و افزایش بهره وری فوتو الکترود های بیسموت وانادات از تیتانیوم دی اکسید مزومتخلخل قالب گیری شده با کوپلیمر های P123، F127 و Brij 57 استفاده شد. اثر این کوپلیمر های سه و دو بلوکی بر روی خواص تیتانیوم دی اکسید مزوپروس سنتز شده با آن ها و در حضور بیسموت وانادات توسط آنالیز های FE-SEM، XRD، UV-vis وBET مورد بررسی قرار گرفت. این کوپلیمر ها با ایجاد حفراتی با اندازه های متفاوت باعث تغیر در میزان تخلخل و در نتیجه بارگزرای متفاوت بیسموت وانادات بر روی تیتانیوم دی اکسید شدند. جهت ارزیابی نتایج فوتو الکتروشیمیایی، آنالیزهای LSV و امپدانس الکتروشیمیایی بر روی فوتوالکترود ها انجام شد. آنالیز های فوتو الکترود ها، جذب در ناحیه مرئی، افزایش جریان در پتانسیل 1.23V vs RHE و مقاومت انتقال بار کم در نمونه های Meso TiO2/ BiVO4 را ثابت کرد. نتایج نشان داد که تیتانیوم دی اکسید مزوپروس قالب گیری شده، فعالیت بیسموت وانادات را تا 2.5 برابر بهبود می بخشد.

ساختار الکترونی، ساختار نوار انرژی و چگالی الکترونی سرامیک SnO2 در فاز مکعبی با استفاده از اصل اولیه روش امواج تخت تقویت شده خطی با پتانسیل کامل (FP-LAPW) در نظریه تابعی چگالی بررسی شده است. این محاسبات با استفاده از تقریب چگالی موضعی (LDA)  و تقریب شیب تعمیم یافته (GGA) بر اساس بهینه ساری انرژی تبادلی- همبستگی انجام گرفته است. گاف نواری در نقطه G و در منطقطه بریلوئن 2.2ev  مشاهده شده است. محاسبات ساختار نواری و ساختار الکترونی SnO2 در تقریب های مختلف سازگاری خوبی با نتایج تجربی و نظری دیگران داشت. علاوه بر این چگالی ابر الکترونی نشان می دهد که پیوند میان اتم های اکسیژن و قلع یونی می باشند.

امروزه فناوری نانو و استفاده از اجزای آن از جمله نانوذرات، وضعیت صنایع را با موفقیت در پیشبرد اهداف تولید بهبود بخشیده است. از جمله این نانوذرات می توان به نانو ذره SnO2 یا دی اکسید قلع که در این تحقیق استفاده شد اشاره کرد. دی اکسید قلع در ساخت باتری ها و پیل های سوختی، خازن ها و کاتالیزورها استفاده می شود و سلامت موجودات زنده از طریق تأثیرات منفی پساب های کارخانه ای که وارد رودخانه ها و سایر منابع آبی می شوند، تحت تأثیر قرار می گیرد. در این مطالعه سمیت زیستی نانوذرات اکسید قلع بر روی جلبک Chlorella vulgaris که یکی از تولیدکنندگان اولیه و مهمترین سطوح زنجیره غذایی است، بررسی شد. این تحقیق با روش تست سمیت حاد OECD (روش شمارش جلبک ها، روش 201) و تحلیل آماری پروبیت به منظور به دست آوردن داده های سمیت با استفاده از روش پروبیت انجام شد. نتایج سمیت EC50 و EC90 در اثر مواجهه با Chlorella vulgaris طی 48 و 72 ساعت به ترتیب برابر با 99/6، 54/57 و 08/13 1010 × 07/1 میلی گرم در لیتر بود. بیشترین کاهش رشد پس از 48 و 72 ساعت در 5/5 میلی گرم در لیتر SnO2 NP مشاهده شد. در طول دوره آزمایش، هیچ تغییر مورفولوژیکی در میکروارگانیسم آزمایشی مشاهده نشد.

امروزه با توجه به آلودگی هوا ناشی از دود ماشین ها و کارخانه ها باید تمهیداتی برای آشکارسازی و پایش انتشار این ترکیب های آلوده کننده اندیشید. یکی از روش های آشکارسازی این ترکیب ها استفاده از حسگرهای اکسید فلزی نیم رسانا است. این حسگرهای گازی اکسید فلزی برای تشخیص گازها در کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی دارای مزایای بسیاری ازجمله هزینه کم و تولید آسان هستند. به هرحال، کارایی این حسگرها به عوامل متفاوتی ازجمله طبیعت ساختار، ریخت شناسی، مواد افزودنی دوپه شده به ساختار آن ها و. . . بستگی دارد. از مهم ترین این حسگرها می توان به قلع دی اکسید اشاره کرد. از این رو، در این کار مروری اثر مواد افزودنی متفاوت شامل فلز، اکسید فلز و کربن بر ویژگی حسگری قلع دی اکسید موردبررسی قرارگرفته است. نتایج نشان می دهد که این مواد افزودنی بر ریخت شناختی، حساسیت، انتخاب پذیری، سرعت پاسخ و دمای پاسخ تأثیر می گذارند.

در این تحقیق، لایه های نازک نانوساختار اکسید قلع خالص و آلاییده شده با فلز روی به روش لایه نشانی اشعه الکترونی لایه نشانی شدند. پراش اشعه ایکس از لایه های نازک ایجاد شده وجود اکسید قلع آمورف با ترکیب شیمیایی (SnO2) را نشان داد. سیکل عملیات حرارتی در دمای 500oC و به مدت 10 ساعت بر روی فیلم های نازک تشکیل شده انجام شد که منجر به ایجاد ساختار تتراگونال دی اکسید قلع (SnO2) نانوساختار شد. تصاویر میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) نشان دادند که مورفولوژی فیلم های نازک ایجاد شده بعد از لایه نشانی بسیار صاف و ریز می باشد، اما با اعمال عملیات حرارتی بر روی آنها مورفولوژی فیلم ها به تدریج خشن می شود. علاوه بر این تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان دادند که ساختار فیلم های نازک ایجاد شده همگن و فشرده می باشد. همچنین نقشه عنصری از فیلم های نازک، توزیع همگن عنصر روی در ساختار دی اکسید قلع را اثبات کرد. در انتها ارزیابی الکتروشیمیایی لایه های نازک دی اکسید قلع خالص و آلاییده شده به عنوان آند به صورت گالوانواستاتیکی در محدوده پتانسیل صفر تا 1.7 ولت انجام شد. نتایج نشان دادند که در طول فرآیند شارژ/ دشارژ ظرفیت ویژه لایه های نازک اکسید قلع خالص از 69.5 mAhcm-2mm-1 به 137.6 mAhcm-2mm-1 برای لایه های نازک اکسید قلع آلاییده با فلز روی افزایش می یابد.