$Cd_{0.5}Zn_{0.5}S/ZnO$ composite photocatalysts were synthesized using the precipitation method and characterized by XRD, UV-vis DRS, PL and FE-SEM. Photocatalytic activities of the materials were evaluated by measuring the degradation of rhodamine B under visible light irradiation. Contrary to ZnO, $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S/ZnO$ materials absorb visible light as well as UV and their absorption intensities in visible region increased with increasing the $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S$ amount. The increment in the $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S$ content in $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S/ZnO$ also leads to reducing the particle size and consequently increasing the specific surface area. $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S/ZnO$ materials with the larger $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S$ content showed the higher activity in the photocatalytic degradation of rhodamine B under visible light irradiation. Therefore, the heterojunction effect between $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S$ and ZnO as well as the adsorption capacity seems to give important contributions to the photocatalytic activity of the $Cd_{0.5}Zn_{0.5}S/ZnO$.
Jeon, Hyun Woong;Jeong, Min Gyo;An, Byeong Yun;Hong, Min Seong;Seong, Sang Hyeok;Lee, Gun Dae
Clean Technology
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v.26
no.4
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pp.311-320
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2020
In this study, the photocatalytic degradation of rhodamine B (RhB), methyl orange (MO) and methylene blue (MB) was carried out under visible light irradiation using CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts prepared by a simple precipitation method. This study focused on examining the effect of physicochemical properties of dye and photocatalyst on the reaction pathway of photocatalytic degradation. The prepared photocatalysts were characterized by XRD, UV-vis DRS and XPS. Both the CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts exhibit an excellent absorption in the visible light and the UV light regions. It was observed that the photocatalytic degradation of MO proceeds via the same reaction mechanism on both the CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts. However, the photocatalytic degradation of RhB and MB was found to proceed through a different reaction pathway on the CdS and CdZnS/ZnO catalysts. It is interesting to note that MB dimer was formed on the CdS catalyst at the beginning of the photocatalytic reaction, while the MB monomer was degraded during the overall photocatalytic reaction on CdZnS/ZnO. The above results may be mainly ascribed to the difference of band edge potential of the conduction band in the CdS and CdZnS/ZnO semiconductors and the adsorption property of dye on the catalysts.
Two different window-structured $CuInGaSe_2$(CIGS) solar cells, i.e., CIGS/thin-CdS/ZnO:B(sample A) and CIGS/very thin-CdS/Zn(S/O)/ZnO:B(sample B), were prepared, and the diffusivity of Zn, Cd, S, and B atoms, respectively, in the CIGS, ZnO or Zn(S/O) layer was estimated by a theoretical fit to experimental secondary ion mass spectrometer data. Diffusivities of Zn, Cd, S, and B atoms in CIGS were $2.0{\times}10^{-13}(1.5{\times}10^{-13})$, $4.6{\times}10^{-13}(4.4{\times}10^{-13})$, $1.6{\times}10^{-13}(1.8{\times}10^{-13})$, and $1.2{\times}10^{-12}cm^2/s$ at 423K, respectively, where the values in parentheses were obtained from sample B and the others from sample A. The diffusivity of the B atom in a Zn(S/O) of sample B was $2.1{\times}10^{-14}cm^2/sec$. Moreover, the diffusivities of Cd and S atoms diffusing back into ZnO(sample A) or Zn(S/O)(sample A) layers were extremely low at 423K, and the estimated diffusion coefficients were $2.2{\times}10^{-15}cm^2/s$ for Cd and $3.0{\times}10^{-15}cm^2/s$ for S.
Photocatalytic degradation of Congo red was performed using various semiconductors as ZnO, CdS, rutile-$TiO_2$ or mixed rutile-$TiO_2$/ZnO. The change of degradation of the dye was investigated by UV-visible spectrophotometric method. The photocatalytic action of CdS was greater than ZnO and rutile-$TiO_2$ in account of low band gap energy of CdS. The rate of photocatalytic degradation reaction increased drastically in according to increasing ratio of ZnO on mixed rutile-$TiO_2$/ZnO. These photocatalytic effect of rutile-$TiO_2$ was suppressed by more stable rutile-$TiO_2$, doping the hydrolysis product with $Zn^{2+}$ prior to calcination onto the rutile-$TiO_2$ surface.
Lee, Gun Dae;Park, Seong Soo;Jin, Youngeup;Hong, Seong Soo
Clean Technology
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v.23
no.2
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pp.196-204
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2017
CdZnS/ZnO composite was prepared through low-temperature precipitation and drying method. The property of CdZnS/ZnO as a recyclable photocatalyst for the degradation of rhodamine B (RhB) under visible light irradiation was examined. The sample was characterized by XRD, FE-SEM, XPS, UV-vis DRS and photoluminescence techniques before and after repeated reaction to investigate the change of properties during the photocatalytic reaction. During repeated reaction, the CdZnS/ZnO showed an improved photocatalytic activity and recycle stability. Among two feasible reaction pathways for photocatalytic degradation of RhB, the cleavage of conjugated chromophore was found to predominate over N-dealkylation of chromophore skeleton in the present work. The results indicate that the CdZnS/ZnO, prepared by a simple precipitation method, can be used as a visible-light driven photocatalyst with enhanced cycle stability and activity.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2015.08a
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pp.197.2-197.2
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2015
Low-cost, high efficiency solar cells are tremendous interests for the realization of a renewable and clean energy source. ZnTe based solar cells have a possibility of high efficiency with formation of an intermediated energy band structure by impurity doping. In this work, the ZnTe:O/CdS/ZnO structure was fabricated by pulsed laser deposition (PLD) technique. A pulsed (10 Hz) Nd:YAG laser operating at a wavelength of 266 nm was used to produce a plasma plume from an ablated a ZnTe target, whose density of laser energy was 4.5 J/cm2. The base pressure of the chamber was kept at a pressure of approximately $4{\times}10-7Torr$. ZnO thin film with thickness of 100 nm was grown on to ITO/glass, and then CdS and ZnTe:O thin film were grown on ZnO thin film. Thickness of CdS and ZnTe:O were 50 nm and 500 nm, respectively. During deposition of ZnTe:O films, O2 gas was introduced from 1 to 20 mTorr. For fabricating ZnTe:O/CdS/ZnO solar cells, Au metal was deposited on the ITO film and ZnTe:O by thermal evaporation method. From the fabricated ZnTe:O/CdS/ZnO solar cell, current-voltage characteristics was measured by using HP 4156-a semiconductor parameter analyzer. Finally, solar cell performance was measured using an Air Mass 1.5 Global (AM 1.5 G) solar simulator with an irradiation intensity of 100 mW cm-2.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.15
no.4
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pp.502-506
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2012
In order to find the structural characteristics of the thin films of group II-VI semiconductor compounds compared with those of powder materials, films were made of 4 powders of ZnS, CdS, CdSe, and CdTe(Aldrich), each with 99.99 % purity. For the ZnS/CdS multi-layers, the ZnS layer was coated over the CdS layer on an $AlO_x$ membrane, which served as a protective layer within a vacuum at the average speed of 1 ${\AA}$/sec. After studying the structures of the group II-VI semiconductor thin films by using X-ray spectroscopy, we found that the ZnS, ZnS/CdS, CdS, and CdSe films were hexagonal and exhibited some degree of preferred orientation. Also, the particles of the thin films of II-VI semiconductor compounds proved to be more homogeneous in size compared to those of the powder materials. These results were further verified through scanning electron microscopy(SEM), EDX analysis, and powder and thin film X-ray diffraction.
Lee, Sung Hyun;Jeong, Young Jae;Lee, Jong Min;Kim, Dae Sung;Bae, Eun Ji;Hong, Seong Soo;Lee, Gun Dae
Clean Technology
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v.25
no.1
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pp.46-55
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2019
CdS and CdZnS/ZnO materials were prepared using precipitation method and used as photocatalysts for the photocatalytic degradation of rhodamine B (RhB) under visible light irradiation. The prepared photocatalysts were also characterized by XRD and UV-vis DRS. The results indicated that the photocatalysts with intended crystalline structures were successfully obtained and both the CdS and CdZnS/ZnO can absorb visible light as well as UV. The photocatalytic activities were examined with the addition of scavenger for various active chemical species and the difference of reaction mechanisms over the catalysts were discussed. The $CH_3OH$, KI and p-benzoquinone were used as scavengers for ${\cdot}OH$ radical, photogenerated positive hole and ${\cdot}O_2{^-}$ radical, respectively. The CdS and CdZnS/ZnO showed different photocatalytic degradation mechanisms of RhB. It can be postulated that ${\cdot}O_2{^-}$ radical is the main active species for the reaction over CdS photocatalyst, while the photogenerated positive hole for CdZnS/ZnO photocatalyst. As a result, the predominant reaction pathways over CdS and CdZnS/ZnO photocatalysts were found to be the dealkylation of chromophore skeleton and the cleavage of the conjugated chromophore structure, respectively. The above results may be mainly ascribed to the difference of band edge potential of conduction and valence bands in CdS, CdZnS and ZnO semiconductors and the redox potentials for formation of active chemical species.
Structure and optical properties of cadmium sulphide-zinc oxide composite nanorods have been evaluated by suitable characterization techniques. The X-ray diffraction spectrum contains a series of peaks corresponding to reflections from various sets of lattice planes of hexagonal ZnO as well as CdS. The above observation is supported by the Micro-Raman spectroscopy result. The optical reflectance spectra of CdS-ZnO is compared with that of ZnO where we observe an enhanced absorption and hence diminished reflection from CdS-ZnO compared to that from only ZnO. A very small intensity of the visible photoluminescence peak observed at 550 nm proves that the ZnO nanorods have very low concentrations of point defects such as oxygen vacancies and zinc interstitials. The photocurrent in the visible region has been significantly enhanced due to deposition of CdS on the surface of the ZnO nanorods. CdS acts as a visible sensitizer because of its lower band gap compared to ZnO.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.08a
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pp.298-299
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2010
Cu(In, Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 Soda lime glass/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ITO/Al 의 구조를 가지고 있다. CIGS 화합물은 direct bandgap 구조를 하고 있으며, 광흡수율이 다른 어떤 물질들 보다 뛰어나 박막으로도 충분히 태양광을 흡수할 수 있다. 또한 Ga의 도핑 농도에 따른 밴드갭 조절도 가능하다. 이러한 성질들로 인해 현재 박막태양전지로서 20.1%의 최고효율을 가지고 있다.[1] CIGS 박막 태양전지에서 p-CIGS layer와 스퍼터링으로 증착되는 n-ZnO layer사이의 buffer 층으로 chemical bath deposition (CBD)-CdS 박막을 주로 사용한다. CBD-CdS 박막은 n-ZnO 스퍼터로 증착 시킬 때, CIGS 층의 손상을 최소화하고, 이 두 층 사이에서의 격자상수와 밴드갭의 차이를 줄여주어 CIGS 박막태양전지의 효율을 증가 시키는 역할을 한다. 하지만, Cd (카드뮴)의 심각한 독성과 낮은 밴드갭(2.4eV)으로 인해 CIGS 층에서의 광흡수율을 줄여, CdS를 대체할 새로운 buffer 층의 필요성이 대두되었다.[2] 그 대안으로 ZnS, Zn(O, S, OH), (Zn, Mg)O, In2S3 같은 물질이 연구되고 있다. 현재 CBD-ZnS를 buffer 층으로 사용한 CIGS 박막태양전지의 효율은 최고 18.6%로 CBD-CdS의 최고효율보다는 약 1.5% 낮지만, ZnS가 높은 밴드갭(3.7~3.8eV)과 Cd-free 물질이라는 점에서 CdS를 대체할 물질로 각광받고 있다. 본 연구에서는 기존의 CdS 박막을 제조하는 방법과 같은 방법인 CBD를 이용하여 ZnS 박막을 제조하였다. ZnS 박막을 제조하기 위해서는 Zinc sulfate, Thiourea, 암모니아가 사용된다. 암모니아의 mol 농도에 따른 CBD-ZnS/CIGS 박막태양전지의 효율 변화를 관찰하기 위해 암모니아의 mol 농도는 1 mol, 2 mol, 3 mol, 4 mol, 5 mol, 6 mol, 그 이상의 과량을 사용하여 실험하였다. 실험 결과, 암모니아농도 5 mol에서 효율 13.82%를 확인할 수 있었다. 최고효율을 보인 조건인 암모니아 농도가 5 mol 일 때, Voc는 0.602V, Jsc는 33.109mA/cm2, FF는 69.4%를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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