CC BY
37
УДК 544.6.018.48+544.636 М.Т. Тодаева*, Е. В. Юртов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20, корп. 1 * e-mail: [email protected]
ПОЛУЧЕНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ В КАЧЕСТВЕ ТЕМПЛАТА
С
Жидкокристаллический темплат был использован в качестве электролита для получения наноструктурированных покрытий методом электроосаждения. Полученные покрытия исследованы методами поляризационной оптической микроскопии, атомно-силовой микроскопии, сканирующей электронной микроскопии.
Ключевые слова: ионные лиотропные жидкие кристаллы; наноструктурированные покрытия.
Одним из наиболее эффективных и простых способов получения наноструктурированных покрытий с высокой удельной поверхностью является электроосаждение с использованием темплатов. Нами предлагается использовать в качестве темплата для электроосаждения жидкие кристаллы, поскольку они являются «мягкими» темплатами. При этом жидкие кристаллы обладают внутренней пространственной структурой, позволяющей сформировать на подложке упорядоченные наноразмерные частицы. В качестве основы для жидкого кристалла был взят тритон Х-100, который является доступным ПАВ и способен к образованию гексагональной мезофазы[1].
В качестве активного электрода предложен оксид никеля [2,3].
был
Первым шагом при проведении исследования было получение гексагональных
жидкокристаллических образцов темплатов. Жидкие кристаллы были получены при смешивании масляной фазы, содержащей тритон Х-100, и водной фазы, в качестве которой был выбран водный раствор сульфамата никеля, нитрата никеля, хлорида натрия и борной кислоты. Были приготовлены образцы жидкого кристалла с различной концентрацией солей. Полученные ЖК были исследованы с помощью поляризационного микроскопа Axiostarplus (Carl Zeiss, Германия) в проходящем и поляризованном свете для подтверждения наличия той или иной жидкокристаллической структуры (рис. 1 (а, б)).
Экспериментальные данные РФА осажденных покрытий полностью соответствуют модельной дифрактограмме для никеля.
а б
Рис. 1. Изображения жидких кристаллов, полученных с помощью поляризационного микроскопа при скрещенных и нескрещенных поляроидах: а - состав 40% Тритон Х-100 + 45 % (М^Оз)2 + НзВОз) + 15 % (М(]ЧН28Оз)2 +ШС1 ); б - 45% Тритон Х-100 + 40 % (М(]ЧОз)2 + НзВОз) +15 % (№^Ш8Оз)2 +ШС1).
Основной целью данной работы было получение наноструктурированных никелевых покрытий. Для исследования и контроля структуры поверхности использовался метод атомно-силовой микроскопии с помощью АСМ ИНТЕГРА Прима Ж-МБТ. На рис. 2 (а, б) представлены 2Б изображения и 3Б визуализация рельефа поверхности осажденного покрытия из лиотропного жидкого кристалла состава 40 % Тритон Х-100 + 45 % (№(N03)2 + Н3ВО3) + 15 % (№(NN2803)2 +№С1). На рис. 3 (а, б) представлены
2Б изображения и 3Б визуализация рельефа поверхности осажденного покрытия из лиотропного жидкого кристалла состава 45 % Тритон Х-100 + 40 % (№(N03)2 + Н3ВО3) + 15 % (№(NN2803)2 + №С1). Из результатов можно сделать вывод, что рельеф поверхности не превышает высоты в 600 нм а при более детальном рассмотрении двухмерных изображений можно наблюдать, что более крупные образования состоят из мелких частиц.
Рис. 2. а) 2Б изображение поверхности и б) ЭБ визуализация рельефа осажденного никелевого покрытия из
1
V ■ /м К
* (
■ * § X »
I и N'3 V V ' . V
■,
1 \лМ * т 1 1 1 1. V" ' V, * 1
¡1 11 И и
а
Рис. Э. а) 2Б изображение поверхности и б) ЭБ визуализация рельефа осажденного никелевого покрытия из состава 45 % Тритон Х-100 + 40 % (№(N03)2 + Н3ВО3) + 15 % (М(]ЧН280з)2 +№С1).
Для исследования морфологии осажденных никелевых покрытий применялся метод растровой электронной микроскопии с помощью высокоразрешающего растрового электронного микроскопа 1ео1 1БМ-6700Р. Согласно рис. 4 (а, б) полученные образцы являются
наноструктурированными с размером частиц от 50 - 90 нм.
Таким образом, было показано, что гексагональные жидкие кристаллы на основе тритон Х-100 могут быть применены в качестве «мягкого» темплата для электроосаждения наноструктурированных покрытий.
4И
V ■ Л
*
м
* -
С >
!6кУ 8816 х30,000 О.бмт
2881 15 Арг 2014
б
а
Рис. 4. СЭМ изображения полученных покрытий для составов: а - состав 40 % Тритон Х-100 + 45 % (N^N03)2 + HзB0з) + 15 % (Ni(NH2S0з)2 +ШО); б - 45 % Тритон Х-100 + 40 % (№(N03)2 + HзB0з) + 15 % (Ni(NH2S0з)2
+ШО).
Тодаева Мария Тодаровна аспирант, ведущий инженер кафедры наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Юртов Евгений Васильевич член. корр., заведующий кафедрой наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Ghosh H.N., Sapre A.V., RamaRao K.V.S. Dual sites of solvation for the electrons and cation-electron recombination observed in the radiolysis of Triton X-100 and water mixtures: homogeneous and liquid crystalline regions // Chemical physics letters. 1996. V. 255. P. 49-57;
2. Ganesh V., Lakshminarayanan V. Preparation of high surface area nickel electrodeposit using a liquid crystal template technique // Electrochimica Acta. 2004. V. 49. P. 3561-3572;
3. Юртов, Е. В. Использование гексагонального жидкого кристалла в качестве темплата для получения наноструктурированных никелевых покрытий/ Е. В. Юртов, А. Г. Матвеева, М. Т. Тодаева, А. А. Серцова // Химическая технология. - 2013. - Т. 14, № 1. - С. 24-29.
TodaevaMariya Todarovna*, Yurtov Evgeniy Vasilevich
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
* e-mail: [email protected]
PREPARATION OF NANOSTRUCTURED COATINGS USING LIQUID CRYSTALS IN AS A TEMPLATE
Abstract
Liquid crystal template was used as the electrolyte for production of nanostructured coatings by the method of electrodeposition. The obtained coatings were investigated by polarizing optical microscopy, atomic force microscopy, scanning electron microscopy.
Key words: ionic lyotropic liquid crystals; nanostructured coatings.
