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Green and low-cost synthesis of zinc oxide nanoparticles and their application in transistor-based carbon monoxide sensing
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-4-2 , DOI: 10.1039/d0ra00478b Ashwath Narayana 1 , Sachin A Bhat 2 , Almas Fathima 1 , S V Lokesh 3 , Sandeep G Surya 4 , C V Yelamaggad 2
RSC Advances ( IF 3.9 ) Pub Date : 2020-4-2 , DOI: 10.1039/d0ra00478b Ashwath Narayana 1 , Sachin A Bhat 2 , Almas Fathima 1 , S V Lokesh 3 , Sandeep G Surya 4 , C V Yelamaggad 2
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There has been steady progress in developing reliable and cost-effective strategies for the clean production of zinc oxide (ZnO) nanoparticles (NPs) owing to their unique structural and wide functional characteristics. While the green synthesis of such NPs from plant extracts has emerged as a sustainable and eco-friendly protocol, it is greatly restricted owing to the scarcity of potential natural precursors necessitating comprehensive investigations in this direction. Herein, we report a facile, low-cost green synthesis and characterization of ZnO NPs along with the demonstration of their usage as an active media in organic field-effect transistor (OFET) devices for sensing carbon monoxide (CO) gas. The ZnO NPs obtained from Nelumbo nucifera (lotus) leaf extract-mediated solution combustion synthesis at a much lower initiation temperature, the first of its kind, were characterized by various techniques such as UV-vis spectroscopy, XRD, EDX analysis, TEM and FESEM. The data derived from these experiments clearly evidence the formation of very pure and crystalline ZnO NPs possessing nearly spherical-shape with a size of 3–4 nm. The p-type organic field-effect transistor (OFET) device, fabricated using poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) and ZnO NPs, showed a field-effect mobility of 10−2 cm2 V−1 sec−1 with a slightly enhanced response of detecting CO gas at room temperature (RT). The phenomenon was further confirmed by the variation in electrical parameters of the OFET such as field-effect mobility (μ), on-current (Ion), and off-current (Ioff). The selectivity and sensitivity of the fabricated device in CO gas detection was found to be more prominent than the other reducing gases (hydrogen sulphide, H2S and ammonia, NH3) and methanol vapours tested.
中文翻译：
氧化锌纳米粒子的绿色低成本合成及其在基于晶体管的一氧化碳传感中的应用
由于氧化锌 (ZnO) 纳米粒子 (NPs) 独特的结构和广泛的功能特性，在开发可靠且具有成本效益的清洁生产策略方面取得了稳步进展。虽然从植物提取物中绿色合成这种 NPs 已成为一种可持续和环保的方案，但由于潜在的天然前体稀缺，需要在这个方向进行全面调查，因此受到很大限制。在此，我们报告了 ZnO NPs 的一种简便、低成本的绿色合成和表征，并证明了它们在有机场效应晶体管 (OFET) 器件中用作检测一氧化碳 (CO) 气体的活性介质。从Nelumbo nucifera获得的 ZnO NPs（莲花）叶提取物介导的溶液燃烧合成在低得多的起始温度下，这是同类中的第一个，通过各种技术如紫外-可见光谱、XRD、EDX 分析、TEM 和 FESEM 进行了表征。从这些实验中得出的数据清楚地证明了非常纯净和结晶的 ZnO NPs 的形成，其具有尺寸为 3-4 nm 的近球形。使用聚(3-己基噻吩-2,5-二基) (P3HT) 和ZnO NPs 制造的p 型有机场效应晶体管(OFET) 器件显示出10 -2 cm 2 V -1的场效应迁移率秒-1在室温 (RT) 下检测 CO 气体的响应略有增强。OFET 的电参数变化进一步证实了这一现象，例如场效应迁移率 ( μ )、导通电流 ( I on ) 和截止电流 ( I off )。发现制造的装置在 CO 气体检测中的选择性和灵敏度比测试的其他还原气体（硫化氢，H 2 S 和氨，NH 3）和甲醇蒸气更突出。
更新日期：2020-04-02
中文翻译：
氧化锌纳米粒子的绿色低成本合成及其在基于晶体管的一氧化碳传感中的应用
由于氧化锌 (ZnO) 纳米粒子 (NPs) 独特的结构和广泛的功能特性，在开发可靠且具有成本效益的清洁生产策略方面取得了稳步进展。虽然从植物提取物中绿色合成这种 NPs 已成为一种可持续和环保的方案，但由于潜在的天然前体稀缺，需要在这个方向进行全面调查，因此受到很大限制。在此，我们报告了 ZnO NPs 的一种简便、低成本的绿色合成和表征，并证明了它们在有机场效应晶体管 (OFET) 器件中用作检测一氧化碳 (CO) 气体的活性介质。从Nelumbo nucifera获得的 ZnO NPs（莲花）叶提取物介导的溶液燃烧合成在低得多的起始温度下，这是同类中的第一个，通过各种技术如紫外-可见光谱、XRD、EDX 分析、TEM 和 FESEM 进行了表征。从这些实验中得出的数据清楚地证明了非常纯净和结晶的 ZnO NPs 的形成，其具有尺寸为 3-4 nm 的近球形。使用聚(3-己基噻吩-2,5-二基) (P3HT) 和ZnO NPs 制造的p 型有机场效应晶体管(OFET) 器件显示出10 -2 cm 2 V -1的场效应迁移率秒-1在室温 (RT) 下检测 CO 气体的响应略有增强。OFET 的电参数变化进一步证实了这一现象，例如场效应迁移率 ( μ )、导通电流 ( I on ) 和截止电流 ( I off )。发现制造的装置在 CO 气体检测中的选择性和灵敏度比测试的其他还原气体（硫化氢，H 2 S 和氨，NH 3）和甲醇蒸气更突出。
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