CC BY
14
62
AZ9RBAYCAN KÍMYA JURNALI № 4 2013
UOT 546.682.22
HÍDROTERMAL METODLA Sb2S3 BÍRL9§M9SÍNÍN NANOKRÍSTALLARININ
ALINMASI
B.Z.Rzayev, A.N.Qarayev, N.A.Mammadova*
Azdrbaycan Milli EA Naxgivan Bolmasinin Tdbii Ehtiyatlar institutu *Azdrbaycan Milli EA M.F.Nagiyev adina Kimya Problemlari institutu
Redaksiyaya daxil olmu§dur 17.04.2013
Kaliumantimoniltartrat duzunun etilenqlikolda, siilfidla§dirici reagent kimi kükürdün etilendiaminda mahlullarindan istifada edarak Sb2S3 birla§masinin nanokristali alinmi§dir. Alinmi§ Sb2S3 birla§masinin udulma spektri ?akilmi§dir. Termoqrafik va rentgenfaza analizlari vasitasila Sb2S3 birla§masinin nanokristallari tadqiq edilmi§ va kristallarin nanofubuq formasinda oldugu müayyan edilmi§dir. Müxtalif temperaturlarda Sb2S3 birla§masinin nano^ubuq §aklinda olan kristallarinin boyüma §araiti oyranilmi§dir.
Agar sozlsr: kükürd, kaliumantimoniltartrat duzu, hidrotermal metod, etilenqlikol.
Malumdur ki, indium xalkogenidlari va onlar asasinda alinmi§ bark mahlul arintilari gorü-nan dalga sahasinda fotohassas yarimke9irici materiallar olub, elektron sanayesinin müxtalif sa-halarinda istifada olunurlar [1].
Stibium xalkogenidlari va onlar asasinda alinmi§ yeni fazalar fotohassas materiallar ol-maqla barabar, onlar termoelektrik materiallar kimi enerji 9eviricilarinda da geni§ istifada olu-nurlar [2].
Sb2S3 birla§masi yüksak fotoelektrik xassalarina va yüksak termo-e.h.q-na malik olmasi onun geni§ tatbiqina imkan verir. Malumdur ki, materialin qadaganolunmu§ zolaginin enerjisi güna§ spektrinin enina uygun olduqda yüksak effektivliya malik 9evirici material ola bilar. Dü-§an §üanin dalga uzunlugu maddanin spektrinin dalga uzunluguna yaxin tartibda olduqda ona dü§an §üa maddadan elektron 9ixara bilir va fotoeffekt hadisasi ba§ verir. Maddanin bir sira fiziki-kimyavi va fiziki xassalari onun qurulu§ xüsusiyyatlarindan asilidir.
Sb2S3 birla§masinin nanokristallarinin alinmasinda par9alanma, solvotermal reaksiya, mik-rodalgali soba, vakuumda buxarlandirmadan istifada olunmu§dur. Har metodun oz üstün va 9ati§mayan cahatlari vardir.
Odabiyyat [3-8]-da nanokristallarin müxtalif metodlarla alinmasinin bazi malumatlari verilmi§dir.
T9CRÜBÍ HÍSS9
Sb2S3 birla§masinin nanokristallarinin alinmasi ü9ün tarkibinda 0.3648 q Sb olan va 1.0025 q kaliumantimoniltartrat duzu 15 ml etilenqlikolda hall edilir. Mahlul tacrüba qabina ke9irilir va üza-rina sürmanin miqdarina uygun olaraq 0.1440 q kükürdün etilendiaminda mahlulu alava edil-dikdan sonra mahlulun pH 11-a uygunla§dirilir. Tacrüba qabi teflon küveta yerla§dirilir, agzi kip baglanir va Speedwave four BERGHOF (Almaniya) mikrodalgali elektrik qizdiricisina qoyulur.
Nümuna 1600C temperaturda 12-14 saat saxlanilir. Proses ba§a 9atdiqdan sonra 9oküntü süzülür, avvalca zaif xlorid tur§usu ila, sonra isa distilla suyu ila yuyulur. Daha sonra nümuna etil spirti ila yuyularaq 60-700C temperatur intervalinda vakuumda qurudulur. Birla§manin 9iximi 92-94% ta§kil etmi§dir. Tacrübalar kimyavi tamiz reaktivlarla aparilmi§dir. Nümunanin tarkibi (Sb2S3) va istilik tutumu Almaniya istehsali olan Fascinating Flexibility in thermal Analysis STA 449F3 markali cihazla tadqiq edilmi§dir. Sb2S3 birla§masinin rentgenfaza analizi DRON-3 markali rentgendifraktometrinda CuXa-§üalanmasinin komayi ila aparilib. Nümunanin qurulu§u elektron mikroskopu SEM (Hitachi TM-3000, Yaponiya) vasitasi ila oyranilmi§dir.
HIDROTERMAL METODLA Sb2S3 BÍRL9§M9SÍNÍN NANOKRÍSTALLARININ 63
N0TÍC0L9R Ve ONLARIN MÜZAKÍR0SÍ
Malumdur ki, xalkogenidlarin üzvi va su miihitinda alinmasindan asili olaraq onlarin tar-kiblari müxtalif stexiometriyaya uygun galir.
Tacrübalar naticasinda müayyan edilmi§dir ki, alinmi§ nümunada 300GC-a kimi ba§ veran kütla itkisini nümunada sarbast §akilda olan kükürdün ayrilmasi ila alaqalandirmak olar. 300-600GC temperatur intervalinda kütla itkisi Sb2S3 birlaçmasinin oksidlaçmasi naticasinda ba§ verir. Alinan naticalara göra müayyan edilmiçdir ki, sürmanin kükürdla kütla nisbati 71.231:28.277 ta§kil edir. Bu da nümunanin Sb2S3 formuluna uygundur.
Nümunanin U-5100 Hitachi spektrofotometrinda çakilmiçdir udma spektri çakil i-da verilmiçdir.
£
§akil 1. Sb2S3 birlaçmasinin na-nokristalinin udulma spektri.
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 nm
Çakil i-dan göründüyü kimi, Sb2S3 birlaçmasinin nanokristallarinin spektrinda amala galan maksimum 210 nm dalga uzunluguna uygun galir. Buna asasan nanokristalin qadaganolun-mu§ zonasinin eni hesablanmi§dir. Spektrin udulma sahasinda udulma amsali açagidaki düsturla hesablanir:
A0 - (hv-Eg).
а =
hv
Tanliya asasan aparilmi§ hesablamalar nümunanin qadaganolunmu§ zonasinin eninin Eg= 2.16 eV oldugu mayyan edilmiçdir.
Sb2S3 birlaçmasinin solvoternial metodla nanokristallarinin amala galmasina, böyümasina va formalaçmasina temperaturun tasiri öyranilmi§ va alinan nanokristallarin formalari (çakil 2) çakilmiçdir (TEM-3000 Hitachi electron mikroskopu).
64
B.Z.RZAYEV va b.
20 nm böyüma sahasinda nanokristallarin formasi va öl9ülari aydin görünür. Sb2S3 bir-la§masinin nanokristallarin uzunlugu 5-20 nm, eni isa 1.46 nm-dan 500 nm-a qadar olur. Onlarin sathi hamar, tamiz olub amorf faza hissalari yoxdur. 1400C-da alinan nanokristallar prizma ^aklindadir.
а b
§akil 3. 1600C temperaturda va 10 saat arzinda alinmi§ Sb2S3 birla§masinin nanokristallan: a - böyüma 30 nm, b - böyüma 10 nm.
1600C temperaturda da alinan birla§ma nanaqurulu§dadir. Burada nanokristallar nanomaf-tillara 9evrilma fazasindadirlar. §akil 3-dan göründüyü kimi, nanokristallarin enlari ki9ilmi§ 100-500 nm, uzunluqlari isa 5-20 nm haddinda dayi§ilir.
1800C-da alinan Sb2S3 nanokristallardan ibarat olub uzunluqlari 10-30 nm, enlari 300700 nm haddinda dayi§ir (§akil 4).
Hesab edirik ki, i§lanmi§ solvotermal metodla Sb2S3 birla§masinin nanohissaciklarinin amala galmasi va yeti§masi temperaturdan, vaxtdan va ham da maye fazadan asilidir. Bela ki,
3+ 2*
tacrübanin avvalinda Sb va S - ionlarinin etilenqlikol mühitinda qar§iliqli tasiri zamani narinci-qirmizi amorf Sb2S3-ün kolloid 9öküntüsü amala galir. 3 saatdan sonra 9öküntünün rangi qaralmaga ba§layir va prosesin sonunda (10 saat) tacrüba qabinda kilkala§mi§ formada pambiq-vari 9öküntü alinmi§dir. Yuyulub qurudulmu§ 9öküntü sanki bir-birina birla§mi§ tellardan ibarat-dir. Mahlul isa sarimtil rangli olur. Tacrübalar ikiatomlu spirt olan etilenqlikolla yana§i ü9atomlu spirtla da (qliserin) aparilmi§dir. Lakin qliserin mühitinda nanohissaciklar alinmami§dir. Bu da onu göstarir ki, etilenqlikol solvotermal metodla i§ladikda an yax§i neytral mühit yaradan bir-la§madir.
3+
Kaliumantimoniltartrat qizdirildiqda etilenqlikolda yax§i hall olur. Bu zaman mühitda Sb ionlari yaranir ki, onlar da mühita alava edilan kükürd mahlulu ila qar§iliqli tasirda olaraq onunla birla§ir va etilenqlikol isa onlarin kristalla§masina imkan yaradir.
Ba§qa bir tacrübada kaliumantimoniltartrat duzu mahluliina kükürdün etilendiaminda mahlulu ila tasir edilmi§dir. Alinmi§ Sb2S3-ü onunla birlikda az miqdarda ayrilmi§ sarbast
HIDROTERMAL METODLA Sb2Ss BÍRL9§M9SÍNÍN NANOKRÍSTALLARININ 65
kükürddan tamizlamak ü9ün etilendiaminin 1:1 nisbatinda su qan§igindan istifada edilmi§dir. £óküntü süzülmü§ distilla suyu ila yuyulmu§dur. Sonra 9óküntü üzarina 15-20 ml etilenqlikol alava edarak tacrüba qabina ke9irilmi§, 12-14 saat arzinda 1800C-da sobada saxlanmi§dir. Prosesin sonunda 9óküntü §ü§a süzgacdan süzülmü§, ultratamiz su ila sonra isa etil spirti ila yuyularaq 1000C-da qumdulmu§dur. Alinan 9óküntünün elektron mikroskopunda nanokristallannm §akli 9akilmi§dir (§akil 5).
Burada isa Sb2S3 birla§masinin nano9ubuqlarinm ba§qa formali nanokristallari alinmi§dir.
0D0BiYYAT SiYAHISI
1. Коломиец Б.Т., Рывкин С.М. Фотоэлектрические свойства сульфида и селенида индия. // Журн. технич. физики. 1974. Т. 16. № 19. С. 2041-2046.
2. Белоцкий Д.П., Бабюк П.Ф., Демянчук Н.В. В сб.: Низкотемпературные термоэлектрические материалы. Кишинев: Штиинца, 1970. С. 29-35.
3. Yessy Mathew, Rachel Oommen, Usha Rajabakshmi // Chalcogenide Letters. 2010. V. 7. No 12. P. 701-706.
4. Abdolali Alemi, Sang Woo Joo, Yownes Hanifehpour // Journ. of Nanomaterials. 2011. V. 12. P.1155-1159.
5. Nilkamal Mautu, Sang Hyuk // Dalton Trans. 2012. V. 41. P. 11569-11572.
6. Hanmei Hu, Maosong Mo, Baojun Yang // Journ. of Cristal Growth. 2003. V. 258. P. 106-112.
7. Han Q.,Yuan Y., Liu X. // Physical lab. China Pharmaceutikal University. 2012. V. 28. P. 6726-6729.
8. Pablo Salinas-Estevane and Eduardo M. Sanchez // Journ. of Cristal Growth. 2010. V. 10. P.3917-3924.
ГИДРОТЕРМАЛЬНЫЙ МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ НАНОКРИСТАЛЛОВ Sb2Sa
Б.З.Рзаев, А.М.Караев, Н.А.Мамедова
С использованием растворов калийантимонилтартрата в этиленгликоле и серы в этилендиамине (как сульфидирующий реагент) получены нанокристаллы трисульфида сурьмы. Снят спектр поглощения, проведены термографический, рентгенофазовый анализы и установлено, что полученный трисульфид сурьмы представляет собой палочковидные нанокристаллы. Изучены, условия роста нанопалочек кристаллов соединения Sb2S3 при различных температурах.
Ключевые слова: сера, калийантимонилтартрат, гидротермальный метод, этиленгликоль.
66
B.Z.RZAYEV va b.
HYDROTHERMAL METHOD OF OBTAINING NANOCRYSTALS OF Sb2S3
B.Z.Rzaev, A.M.Karaev, N.A.Mammadova
Using potassium antimoniltartrate in ethylene glycol and sulfur in ethylendiamine (as sulphidizing reagent) the nanocrystals of antimony trisulfide have been obtained. Absorption spectra were taken, the termographic, X-ray phase analyses were made and it was established that antimony trisulfide represents nanocrystals of rod form. The conditions of growth of nanorods of Sb2S3 compounds crystals at different temperatures have been studied.
Keywords: sulfur, potassium antimoniltartrate salt, hydrothermal method, ethylene glycol.
