CC BY
20Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice Т. 5. №11. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/48
УДК 546.621+785.36 https://doi.org/10.33619/2414-2948/48/06
ПОЛУЧЕНИЕ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ ПАСТЫ В КОМПЛЕКСНЫЙ СИСТЕМЕ BaCh-SrCh-Sb203 НА ОСНОВЕ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ И Н2О ПРИ ТЕМПЕРАТУРНОМ ИНТЕРВАЛЕ 40-42°С
©Атамбекова А. К., Жалал-Абадский государственный университет, г. Джалал-Абад, Кыргызстан ©Ташполотов Ы., Ошский государственный университет, г. Ош, Кыргызстан ©Ысманов Э. М., Институт природных ресурсов им. А. С. Джаманбаева ЮО НАН КР,
г. Ош, Кыргызстан
PRODUCTION OF ZOL-GEL PASTA IN THE COMPLEX SYSTEM ВаСЬ^гСЬ^Оз BASED ON LEMONIC ACID AND Н2О AT TEMPERATURE INTERVAL 40-42 °С
©Atambekova A., Jalal-Abad State University, Jalal-Abad, Kyrgyzstan, ©Tashpolotov Y., Osh State University, Osh, Kyrgyzstan, ©Ysmanov E., Dzhamanbaev Institute of Natural Resources SD NAS KR, Osh, Kyrgyzstan
Аннотация. В статье исследованы режимы получения золь-гель пасты из многокомпонентных веществ хлорида бария (ВаСЬ), хлорида стронция (SrCh), трехокись сурьмы (Sb2O3), лимонной кислоты в жидкой среде комплексонометрическим (хелатным) методом. В процессе реакции pH среды составляла 5,5 ед., а температурный интервал 4042 °C. Для эффективного комплексообразования использовали электромешалку. Соотношение многокомпонентных веществ в соответствии с формулой Ва^^Пх^Ь^ЛК^ (где Х = I:I:I:I). Исследование этих реакций комплексообразования основаны на взаимодействии органических комплексонов с ионами металлов. Таким образом, золь-гель процесс включает гидролиз при определенном температурном интервале, и механические действия последних приводят к дальнейшей полимеризации с образованием вязкой смолы (геля). Получена однородная белая паста, которая является нановеществом.
Abstract. The article investigated the preparation of sol-gel paste from many component substances barium chloride (BaCh), strontium chloride (SrCh), antimony trioxide (Sb2O3), citric acid in a liquid medium by the complexometric (chelate) method. During the reaction, the pH of the medium was 5.5 units, temperature conditions 40-42 °C. For efficient complex formation, an electric mixer was used. The ratio of multicomponent substances was according to the following formula BaIx • SrIx • SbIx • CAix (where X = I:I:I:I). This reaction was studied, complexes with metal ions. Thus, the sol-gel process includes hydrolysis at temperature conditions, and the mechanical effects of the latter processes occur during further polymerization and a viscous resin (gel) is formed. A homogeneous white paste is obtained, which is nanosubstances.
Ключевые слова: перовскит, «золь-гель» солнечная батарея, комплексонометрия, хелатометрия, гидролиз, полимеризация, коллоидная система, цитрат, pH-среда, температурный интервал, наночастица, ионы металла, органические комплексоны, паста, смола.
Keywords: perovskite, sol-gel, solar cells, complexometry, chelometry, hydrolysis, polymerization, system, colloid, citrate, pH, temperature, nanoparticle, effect, metal ions, organic complexones, paste, resin.
Бюллетень науки и практики /Bulletin of Science and Practice https://www.bulletennauki.com
Т. 5. №11. 2019 DOI: 10.33619/2414-2948/48
Введение
К перовскитовым материалам в настоящее время наблюдается большой практический и научный интерес [1-5]. Поскольку, перовскитовые материалы находят широкие применения при производстве солнечных элементов, в фотокатализе, а также является активным компонентом в газовых сенсорах. Особый интерес представляют наноматериалы на их основе. С нашей точки зрения, одним из наиболее перспективных подходов является применение золь-гель метода для получения золь-гель пасты, так как для решения ряда технологических задач необходимы универсальные подходы, позволяющие обеспечивать возможность модифицирования получаемого продукта с целью придания ему полезных свойств. Перечисленными свойствами обладает золь-гель метод. Действительно, золь-гель технология позволяет регулировать различные физико-химические характеристики путем корректировки фазового состава материала на стадии приготовления гелиевого прекурсора [6-8].
Как известно, перовскит и его аналогии стали очень перспективным материалом для производства солнечных батарей, а также широко применяется в микроэлектронике, оптике, электрохимии, в производстве пигментов, керамики, косметики, газовых датчиков, не органических мембран, диэлектриков, в синтезе мезопористых пленочных покрытий и др. [1]
Экспериментальная часть
В настоящее время активно изучаются свойства золь-гель материалов, модифицированных аналитическими реагентами. «Золь-гель» метод [3] основан на способности хелатных комплексонов (комплексонометрия, хелатонометрия) участия в реакциях комплексооброзования, в частности, с органическими комплексонами) с ионами металлов образовывает низкомолекулярные олигомеры, при нагревании последних происходит дальнейшая полимеризация и образуется вязкая смола (гель), при разложении который получается оксидный порошок (ТУ 6-09-2541-72. Стандарт - приготовление образцовых растворов для рН метрии.). С помощью золь-гель метода получают оксидные, гомогенные системы, а их дальнейшая модификация приводит к формировании наночастиц в соответствующих материалах в матрице. Таким образом, золь-гель процесс включает гидролиз, полимеризацию на реакцию участвуют органические растворители (спирты, альдегиды, лимонная, щавелевая кислота) [4].
Золь-гель процесс проходит в 3 этапа
В первом этапе происходит образование золя, второй этап гелеобразование, третий — окончательные формирование наноструктуры (Рисунок).
рогель)
высушивание
Золь коллоидный раствор
Гель пространственная структура
Сверхпритическая экстракция жидкой фазы эктракция
(ксерогель)
Рисунок. Этапы формирования наноструктурного ксерогеля
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 5. №11. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/48
Для получения «золь-гель пасты» использовали коллоидный раствор со следующим химическим составом: хлорид бария (ВаСЬ^2ШО)2,+ хлорид стронция ^гСЬ) + трехокись сурьмы ^Оз) + лимонная кислота (Н00ССН2С(0Н)СН2-С00Н)+Н20 (вода)
рН — среда многокомпонентного раствора составляло рН 5,5. который измеряли с помощью рН метра [5] в температурным интервале 40-42°С.
Для эффективного комплексообразования веществ использовали электромешалку с малым оборотом в течении 12 ч. Содержание многокомпонентного раствора выражается по формуле: Ва^Пх^ЬхЛКх (где Х = 1:1:1:1)
Полученную гель-пасту предварительно можно называть цитрат стабинита-стронцита-бария:
НООС-СН2С(ОН)СН2-СООН+ВаС12+8гС12+ 8в202 -►ВаООС-СШ- С(0Н)СШ-С008в +
СООН (лимонная кислота)
С-ОО-Sr
цитрат стабинита -стронцита бария или
+SICI2+2HCL+XH2O или НООС-СН2-С(ОН)-СН2-СООН+3МС2+
Лимонная (цитрат) кислота
ООС-СН2-С(ОН)-СН2-СОО СОО
_3Ме _
18 часов
Гель паста цитрат стабинита-сронцита бария
Выводы
Исследование показало, что в исследуемой системе в кислой среде рН= 5,5 были синтезированы комплексное соединение цитрат стабинита-стронцита-бария.
Разработанная золь-гель технология получения золь-гель пасты позволила установить температурный режим — 40-42°С, комплексообразования с помощью электромешалки.
По результатам исследований было показано, что полученная однородная белая гель паста по структуре является нановеществом.
Список литературы:
1. Шабанова Н. А., Саркисов П. Д. Золь-гель технологии. Нанодисперсный кремнезем. 2012. 328 с.
2. Холов П. А., Руденко М. В., Гапоненко Н. В. Золь-гель синтез и перспективы применения пленок титаната бария // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2017. №4 (106). C. 32-36.
3. Цитович И. К. Курс аналитической химии. М.: Лань, 2009. 495 с.
4. Алисиенок О. А. Золь-гель метод получения титаната-станната бария Ba 1-xmn xti 0, 9Sn 0, 1o 3 (x= 0,001; 0,002; 0,003), обладающего позисторным эффектом // Успехи в химии и химической технологии. 2007. Т. 21. №. 7 (75).
5. Cernea M. Methods for preparation of BaTiO3 thin films // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2004. V. 6. №4. P. 1349-1356.
6. Ali A. I. et al. The influence of SrTiO 3 buffer layer on ferroelectric properties of Al-doped BaTiO 3 thin films // Journal of Electroceramics. 2014. V. 33. №1-2. P. 47-52. https://doi.org/10.1007/s10832-014-9914-4
Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice Т. 5. №11. 2019
https://www.bulletennauki.com DOI: 10.33619/2414-2948/48
7. Hashim F. S., Mohaimeed A. A. Structural, Morphological, and Some Optical Properties of Amorphous and Polycrystalline Lead Oxide Thin Films // AL-Qadisiyah Journal of pure Science. 2018. V. 23. №1.
8. Manasa S., Subasri R. Effect of heat treatment on the optical properties of sol-gel-derived, fully dielectric solar control coatings on glass // Journal of Coatings Technology and Research. 2016. V. 13. №4. P. 623-628. https://doi.org/10.1007/s11998-015-9755-3
References:
1. Shabanova, N. A., & Sarkisov, P. D. (2012). Zol'-gel' tekhnologii. Nanodispersnyi kremnezem. (in Russian).
2. Kholov, P. A., Rudenko, M. V., & Gaponenko, N. V. (2017). Sol-gel synthesis of barium titanate films and prospectives of their application Doklady BGUIR, 106(4), 32-36. (in Russian).
3. Tsitovich, I. K. (2009). Kurs analiticheskoi khimii. Moscow. (in Russian).
4. Alisienok, O. A. (2007). Zol'-gel' metod polucheniya titanata-stannata bariya Ba 1-xmn xti 0, 9Sn 0, 1o 3 (x= 0,001; 0,002; 0,003), obladayushchego pozistornym effektom. Uspekhi v khimii i khimicheskoi tekhnologii, 21(7 (75)). (in Russian).
5. Cernea, M. (2004). Methods for preparation of BaTiO3 thin films. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 6(4), 1349-1356.
6. Ali, A. I., Senthikuma, V., Kim, I. W., & Kim, Y. S. (2014). The influence of SrTiO 3 buffer layer on ferroelectric properties of Al-doped BaTiO 3 thin films. Journal of Electroceramics, 33(1-2), 47-52. https://doi.org/10.1007/s10832-014-9914-4
7. Hashim, F. S., & Mohaimeed, A. A. (2018). Structural, Morphological, and Some Optical Properties of Amorphous and Polycrystalline Lead Oxide Thin Films. AL-Qadisiyah Journal of pure Science, 23(1).
8. Manasa, S., & Subasri, R. (2016). Effect of heat treatment on the optical properties of sol-gel-derived, fully dielectric solar control coatings on glass. Journal of Coatings Technology and Research, 13(4), 623-628. https://doi.org/10.1007/s11998-015-9755-3
Работа поступила Принята к публикации
в редакцию 16.10.2019 г. 20.10.2019 г.
Ссылка для цитирования:
Атамбекова А. К., Ташполотов Ы., Ысманов Э. М. Получение золь-гель пасты в комплексный системе ВаСl2-SrCl2-Sв2Оз на основе лимонной кислоты и Н2О при температурном интервале 40-42 °С // Бюллетень науки и практики. 2019. Т. 5. №11. С. 50-53. https://doi.org/10.33619/2414-2948/48/06
Cite as (APA):
Atambekova, A., Tashpolotov, Y., & Ysmanov, E. (2019). Production of Zol-Gel Pasta in the Complex System ВаСl2-SrCl2-Sb2Оз Based on Lemonic Acid and Н2О at Temperature Interval 4042 °С. Bulletin of Science and Practice, 5(11), 50-53. https://doi.org/10.33619/2414-2948/48/06 (in Russian).
