Кислотно-основные свойства компонентов системы ZnSe CdTe Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

3. Товароведение и экспертиза потребительских товаров : учебник / Под ред. проф. В. В. Шевченко. — М. : ИНФРА-М, 2012. - 544 с.

4. Беркетова Л. В. Лекарственные растения как один из основных компонентов БАД и источник пищевых волокон / Л. В. Беркетова // Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования : V Междунар. симп. — М., 2003. — Т. 1. — С. 116—118.

5. Гаврилова, Н. Б. Технология молока и молочных продуктов: традиции и инновации / Н. Б. Гаврилова, М. П. Щетинин. — М. : КолосС, 2012. — 544 с.

6. Бредихин, С. А. Технология и техника переработки молока / С. А. Бредихин, Ю. В. Космодемьянский, В. Н. Юрий. — М. : Колос, 2008. — С. 67.

7. Технология молока и молочных продуктов / Г. В. Твердо-хлеб [и др.]. — М. : Агропромиздат, 1991. — С. 89.

РЯГИН Сергей Николаевич, доктор педагогических наук, профессор кафедры химии. Адрес для переписки: [email protected] ОВСЯННИКОВА Вера Анатольевна, кандидат технических наук, доцент (Казахстан), инженер-технолог.

Статья поступила в редакцию 30.06.2014 г. © С. Н. Рягин, В. А. Овсянникова

УДК 541183 С. О. ПОДГОРНЫЙ

О. Т. ПОДГОРНАЯ Е. Д. СКУТИН И. В. МОЗГОВОЙ

Омский государственный технический университет

КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОНЕНТОВ СИСТЕМЫ 2п5е-СаТе

Исследованы кислотно-основные свойства 2гёе, С^е а также твердых растворов на их основе. Выявлен слабокислый характер поверхности изученных материалов. Показана возможность предварительной оценки адсорбционной чувствительности компонентов системы 2^е—С^е.

Ключевые слова: полупроводники, твердый раствор, кислотно-основные свойства.

Одним из перспективных направлений поиска материалов для новой техники, нанотехники, сенсорной электроники, а также адсорбентов и катализаторов является получение и исследование многокомпонентных систем на основе алмазоподобных полупроводников [1].

Работа продолжает цикл исследования физико-химических свойств поверхности компонентов одной из таких систем — 2пБе — С<ЗТе [2 — 5] и посвящена исследованию ее кислотно-основных свойств.

Объекты исследования представляли собой порошки компонентов системы 2п8е — С<ЗТе, длительное время экспонированные на воздухе и в атмосфере моноксида углерода (24 часа). Кислотно-основные свойства поверхности изучали методами гидролитической адсорбции (определение рН изоэлектриче-ского состояния) и механохимии [6].

Значения рНизо для всех образцов, длительное время хранившихся на воздухе, меньше 7, что указывает на превалирование на поверхности кислотных центров (рис. 1). Ответственными за данные активные центры, как и на других алмазоподобных полупроводниках [1], должны выступать преимущественно координационно-ненасыщенные атомы 2п и С<3 (центры Льюиса), адсорбированные молекулы воды и группы ОН (центры Бренстеда).

Что касается концентрационной зависимости рНизо, с увеличением мольной доли 2пБе в ряду С<ЗТе® • (С<ЗТе)х(2п8е)1— х® 2пБе значение водородного показателя изоэлектрического состояния изменяется

от 5,99 до 6,67, проходя через минимум, отвечающий твердому раствору состава (2п8е)005(С<ЗТе)095

В целях выяснения возможности предварительной оценки поверхностной чувствительности компонентов системы 2пБе — С<ЗТе по отношению к оксиду углерода (II) по кислотно-основным свойствам было исследовано поведение водородного показателя изоэлектрического состояния поверхности после экспонирования в атмосфере угарного газа.

Как видно из представленных данных, выдержка образцов в СО приводит к смещению рНизо в щелочную область (рис. 1, 2). При этом характер концентрационной зависимости водородного показателя в целом сохраняется (рис. 1). Наблюдаемое явление, как и в работе [1], можно объяснить на основе представлений о двойственной функции и электронной структуры молекулы оксида углерода. Вследствие избыточной электронной плотности, обусловленной наличием неподеленных электронных пар атомов кислорода и углерода, а также за счет образования двойных связей между ними, молекула угарного газа может выступать в роли основания Льюиса — донора электронных пар.

Взаимодействие свободных орбиталей координационно-ненасыщенных атомов 2п и С<3 и неподелен-ных электронных пар СО приводит к частичному гашению льюисовских кислотных центров поверхности полупроводников, что, вероятно, обусловливает смещение водородного показателя изоэлектри-ческого состояния в щелочную область.

Рис. 1. Концентрационные зависимости рНизо поверхности компонентов системы 2п8е-С^е, экспонированных на воздухе (1) и в СО (2)

Рис. 2. Зависимости • рН=Г(рН0) для твердых растворов системы 2пБе-С^е, содержащих 0(а), 5(б), 10(в), 15(г) и 100(д) мол. % 2пБе, экспонированных на воздухе (1) и в СО (2)

Рис. 3. Кинетические изотермы диспергирования в воде порошков компонентов системы 2пБе-С^е, содержащих 0 (1), 5 (2), 10 (3), 15 (4) и 100 (5) мол. % 2пБе

Индивидуальные значения • рНизо для всех адсорбентов после экспонирования в атмосфере СО (с максимумом • рНизо = 0,77 для твердого раствора состава (2п8е)005(С<ЗТе)095) логично связать с различной чувствительностью поверхности по отношению к выбранному адсорбату. Полученные данные указывают на возможность предварительной оценки поверхностной чувствительности компонентов системы 2п8е — С<ЗТе, как и ей подобных [1], необходимой при разработке адсорбционных сенсоров-датчиков.

Активность координационно-ненасыщенных атомов подтверждают результаты механохимических исследований (рис. 3). Диспергирование в дистиллированной воде крупнодисперсных порошков образцов изучаемой системы, экспонированных на воздухе, приводит к подкислению среды вследствие образования кислот Н2Бе04 и Н2Те04. Последние являются продуктами взаимодействия координационно-ненасыщенных атомов Бе и Те с активными частицами Н + и О-, образующихся в результате десорбции воды [1].

По увеличению абсолютного значения • рН среды компоненты системы 2пБе — С<ЗТе располагаются вряд: 2пБе (0,43), (2пБе)015(С^е)0 85 ( 0 , 56), ^пБе^ю^Те^ (0,62),' С^е ' (0,75), (2п8е)005(С<ЗТе)095 (0,87). Соответственно, в аналогичной последовательности изменяется и сила кислотно-основных центров.

Незначительное повышение рН в конце механо-химического воздействия, наблюдаемое в случае диспергирования С<ЗТе и твердых растворов изучаемой системы, вероятно, как и в работе [1], связано с гидролизом кислотных остатков слабой кислоты — ионов Те042-.

Заключение. Методами гидролитической адсорбции (определение рН изоэлектрического состояния) и механохимии исследованы кислотно-основные свойства компонентов системы 2пБе — С<ЗТе. Выявлен слабокислый характер поверхности изученных материалов. Показана возможность предварительной оценки адсорбционной чувствительности компонентов системы 2пБе — С<ЗТе.

Библиографический список

1. Кировская, И. А. Твердые растворы бинарных и многокомпонентных полупроводниковых систем : монография / И. А. Кировская. — Омск : ОмГТУ, 2010. — 400 с.

2. Кировская, И. А. Адсорбция газов на бинарных и многокомпонентных полупроводниках системы 7пБе — С^е / И. А. Кировская, С. О. Подгорный // Журнал физической химии. — 2011. — Т. 85, № 11. — С. 2012 — 2018.

3. Кировская, И. А. Новые катализаторы окисления монооксида углерода / И. А. Кировская, С. О. Подгорный // Журнал физической химии. — 2012. — Т. 86, № 1. — С. 18 — 22.

4. Наноматериалы для сенсоров-датчиков на основе системы 7пБе — С^е. Адсорбционные и электрофизические исследования / И. А. Кировская, С. О. Подгорный [и др.] // Омский научный вестник. — 2012. — № 2 (110). — С. 52 — 56.

5. Адсорбционные свойства компонентов системы 7пБе — С^е. Размерные эффекты / С. О. Подгорный [и др.] // Омский научный вестник. — 2013. — № 3 (123). — С. 50—52.

6. Кировская, И. А. Кинетика химических реакций. Химическое равновесие : учебное пособие / И. А. Кировская. — Омск : ОмГТУ, 2006. — 208 с.

ПОДГОРНЫЙ Станислав Олегович, кандидат химических наук, доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология».

ПОДГОРНАЯ Оксана Тарасовна, кандидат химических наук, доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология».

СКУТИН Евгений Дмитриевич, кандидат физико-математических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология». МОЗГОВОЙ Иван Васильевич, доктор технических наук, профессор (Россия), профессор кафедры «Химическая технология и биотехнология». Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 30.06.2014 г. © С. О. Подгорный, О. Т. Подгорная, Е. Д. Скутин, И. В. Мозговой