CC BY
3БИН С.В., ШУРЫГИНА Л.И.
P. 2302-2307.
8. Суровой Э.П., Борисова Н.В. Термические превращения в наноразмерных слоях меди // Журн. физ. химии. 2010. Т. 84. № 2. С. 307-313.
9. Surovoi E.P., Bugerko L.N., Surovaya V.E. Kinetic Patterns of the Interaction between Ammonia and Nanoscale Films of Bismuth // Journal of Physical Chemistry A, 2013. V. 87. № 6. - P. 1009-1014.
10. Суровой Э.П., Сухорукова А.А., Бин С.В. Закономерности формирования наноразмерных систем кобальт-оксид кобальта // Неорганические материалы. 2014. Т. 50. №. 4. С. 436-441.
11. Суровой Э.П., Бугерко Л.Н., Борисова Н.В., Суровая В.Э., Рамазанова Г.О. Закономерности фотостимулированных превращений в нанораз-мерных пленках MoO3 // Журн. физ. химии. 2013. Т. 87. № 12. С. 2105 - 2109.
12. Surovoi E.P., Bugerko L.N., Surovaya V.E. Ther-mostimulated Transformations in Nanosized Bi- MoO3
Systems // Journal of Physical Chemistry A, 2013. V. 87. № 5. - P. 826-831.
13. Суровой Э.П., Бугерко Л.Н. Термостимулиро-ванное газовыделение из систем азид серебра -металл. // Химическая физика. 2002. Т. 21. № 7. -С. 74-78.
14. Суровой Э.П., Титов И.В., Бугерко Л.Н. Исследование состояния поверхности азидов свинца, серебра и таллия в процессе фотолиза методом КРП / Материаловедение. 2005. № 7. - С. 15 - 20.
15. Бьюб Р. Фотопроводимость твердых тел. - М.: ИЛ, 1962. - 558 с.
16. Хауффе К. Реакции в твердых телах и на их поверхности. - М.: Иностр. лит-ра, 1962. - 415 с.
17. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и сплавов. - М.: Металлургия, 1965. - 429 с.
18. Лазарев В.Б., Соболев В.В., Шаплыгин И.С. Химические и физические свойства простых оксидов металлов. - М.: Наука, 1983. - 239 с.
ТЕРМОПРЕВРАЩЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМ
1п - Мо03 И 1п - 1п203
Рамазанова Г.О., Сирик С.М.
Методом контактной разности потенциалов исследованы процессы термического превращения наноразмерных пленок 1п, ¡п20з и Мо03 разной толщины в атмосферных условиях (1105 Па) и в вакууме (110-5 Па). Измерена контактная разность потенциалов для пленок 1п, 1п203 и фото-ЭДС систем 1п - 1п203, 1п - Мо03. Построены диаграммы энергетических зон гетеросистем 1п - 1п203 и 1п - Мо03.
Ключевые слова: наноразмерные пленки, гетросистемы 1п - 1п203 и 1п - Мо03, диаграмма энергетических зон
Исследование многослойных гетерогенных систем представляет интерес для физики и химии твердого состояния [1-3]. Особое место занимают системы на основе оксида молибдена (VI) [4-10]. Мо03 применяется в качестве катализатора в органическом синтезе. Устройства на основе оксида молибдена (VI) могут быть рекомендованы к использованию в качестве электрохромных и фотохром-ных дисплеев, электрохромных зеркал или светоперераспределяющих фильтров, сенсоров для контроля содержания оксидов азота в атмосфере. В настоящей работе представлены результаты измерений контактной разности потенциалов между относительным электродом из платины и пленками 1п, 1п203 и Мо03 разной толщины в атмосферных условиях и в вакууме до и после термической обработки образцов, а также фотоЭДС для систем 1п - 1п203 и 1п - Мо03.
Образцы для исследований готовили методом термического испарения в вакууме (210-3 Па) путем нанесения пленок 1п и Мо03 78
толщиной (5-60 нм) на подложки из кварца и стекла (ГОСТ 9284 - 59) используя вакуумный универсальный пост «ВУП-5М». Контактную разность потенциалов (КРП) между пленками индия, оксида индия (III), оксида молибдена (VI) и электродом сравнения из платины измеряли на экспериментальном комплексе, используя модифицированный метод Кельвина [11]. Измерения фото-ЭДС (иФ) проводили в вакууме (110-5 Па) на установке, включающей электрометрический вольтметр В7-30 [12]. Источниками света служили ртутная (ДРТ-250) и ксеноновая (ДКсШ-1000) лампы. Для выделения требуемого участка спектра применяли монохроматор МСД-1 и набор светофильтров. Актинометрию источников света проводили с помощью радиационного термоэлемента РТ-0589.
В таблице 1 приведены значения КРП для индия и оксида индия (III) в атмосферных условиях и в вакууме до и после тепловой обработки. Из таблицы видно, что КРП для образцов индия и оксида индия (III) практиче-ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 3 2014
ТЕРМОПРЕВРАЩЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМ In - МоОз И In - 1П2О3
ски не зависит от изменения давления в экспериментальной ячейке.
Предварительный прогрев пленок индия в вакууме при Т = 723 К приводит к значительному уменьшению значений КРП. Причем, значения КРП для пленок индия, подвергнутых предварительной тепловой обработке в вакууме, практически совпадают со значениями КРП измеренными для пленок In2O3. При термической обработке пленок In2O3 в вакууме КРП незначительно уменьшается. На рис. 1 и 2 представлены значения термоэлектронных работ выхода (фТ) индия и оксида индия (III) до и после тепловой обработки при Т = 723 К в течение 180 мин.
Таблица 1 - Контактная разность потенциалов между пленками индия, оксида индия (III) и относительным электродом из платины при Т = 293 К
Образец КРП, В
Давление, Па
1105 1 ■ 10-5 1■10-5*
In 1) + 1,51 + 1,51 +0,50
In 2) + 1,53 + 1,52 +0,51
In 3) + 1,51 + 1,51 +0,50
In2O3 4) +0,53 +0,52 +0,50
In2O3 5) +0,52 +0,51 +0,50
) Пленка индия (d = 147 нм) на стекле получена путем термического испарения в вакууме 2-10 Па.
2) Пленка индия (d = 45 нм) на стекле получена путем термического испарения в вакууме 2-10" 3 Па.
3) Пленка индия (d = 147 нм) на платиновой пластине получена путем термического испарения в вакууме 210-3 Па.
4) Образцы In2O3 получены путем нанесения пленок индия (45 нм) и их последующего полного окисления в атмосферных условиях при Т = 723 К.
5) Образцы 1П2О3 получены путем нанесения пленок индия (147 нм) и их последующего полного окисления в атмосферных условиях при Т = 723 К.
* После предварительной тепловой обработки при Т = 723 К в течение 180 мин. в вакууме 1-10'5 Па._
Мы полагаем, что наблюдаемые после предварительного прогрева пленок In изменения КРП связаны с формированием оксида индия (III). Изменения кРп пленок In2O3, видимо, связаны с десорбцией адсорбированных на их поверхности донорных газов.
Так как термоэлектронная работа выхода индия меньше термоэлектронной работы выхода оксида индия (III), то в процессе установления термодинамического равновесия электроны будут переходить из индия в оксид индия (III). Уровни Ферми при этом выравни-
ваются, а валентная зона и зона проводимости у оксида индия (III) у контакта с индием изгибаются вниз.
ДО ПРОГРЕЙ^
фт( In)
Фтт)
ПОСЛЕ ПРОГРЕВА
Рисунок 1 - Термоэлектронные работы выхода пленок индия (фт(1п)) до и после тепловой обработки при 723 К (фТ(Р0 = 5,3 эВ).
Рисунок 2 - Термоэлектронные работы выхода пленок оксида индия (фТ(1п203)) до и после тепловой обработки при 730 К (фт(Р1) = 5,3 эВ).
Диаграмма энергетических зон для системы 1п - 1п203 построенная на основании измерений КРП и фотоЭДС представлена на рис. 3. На основании приведенных в таблице 1 данных была рассчитана напряженность электростатического поля в пленке в системе 1п - 1п203 по формуле:
V
Е — КРП
а
где УКрп - контактная разность потенциалов; d - толщина слоя 1п203.
Таким образом, расчетная напряженность электростатического поля в пленке оксида свинца на контакте ее со свинцом со-10 10
ставляет 1,0 / 10" « 10 В/м и уменьшается от контакта 1п - 1п203 к поверхности оксидного слоя по мере увеличения толщины оксидной пленки.
РАМАЗАНОВА Г.О., СИРИК С.М.
Таблица 2 - Контактная разность потенциалов между образцами Мо03 и электродом сравнения из платины при Т = 293 К
Образец Vкpп, В
1105 Па 1-10"5 Па 1-10"5 Па*
Мо03 порошок +0,72 +0,70 +0,68
Мо03 таблетка +0,73 +0,71 +0,68
Мо03 пленка на стекле +0,72 +0,71 +0,66
* После предварительной тепловой обработки при Т = 550 К в течение 180 мин.
Рисунок 3 - Диаграмма энергетических зон системы 1п - 1п2О3. EV - уровень потолка валентной зоны, Ес - уровень дна зоны проводимости, Ер - уровень Ферми, Е0 -уровень вакуума.
Для построения диаграммы энергетических зон контактов оксида молибдена (VI) с индием были измерены Ыф для гетеросистем 1п - Мо03 и значения КРП между Мо03 и электродом сравнения из платины в условиях атмосферы (Р = 1105 Па), высокого вакуума (Р = 110-5 Па) и после предварительного прогрева образцов при Т = 550 К в течение 180 мин (табл. 2).
Для образцов оксида молибдена (VI) установлено незначительное уменьшение КРП при понижении давления в измерительной ячейке. Предварительный прогрев образцов Мо03 в вакууме при 550 К также приводит к уменьшению значений КРП. Мы полагаем, что наблюдаемые с понижением давления в ячейке и после предварительного прогрева образцов изменения КРП связаны с десорбцией адсорбированных на поверхности исследуемых образцов газов. На рис. 4 показаны изменения термоэлектронных работ выхода образцов оксида молибдена (VI) после
предварительной тепловой обработки при Т = 550 К в течение 180 мин.
Было установлено, что в процессе облучения светом гетеросистем !п - Мо03 формируется фотоЭДС положительного потенциала со стороны слоя Мо03. Представленные на рисунках 1 и 4 работы выхода !п и Мо03 свидетельствует о возможности при установлении в системе !п - Мо03 состояния термодинамического равновесия результирующего потока электронов из индия в оксид молибдена (VI).
Е=0 эВ
срДМоСЬ]
Ф,(Р0
До прогрева
<а , ? | „ I I .
= - с" I
После прогрева
? I ,, 5 з-Н- »
Рисунок 4 - Значения термоэлектронных работ выхода образцов оксида молибдена (VI) (фт(Мо03)) до и после тепловой обработки при 550 К (фТ(Р1) = 5,3 эВ).
Рисунок 5 - Диаграмма энергетических зон
гетеросистемы !п - Мо03. EV - уровень потолка валентной зоны, ЕС - уровень дна зоны проводимости, ЕР - уровень Ферми, Е0 -уровень вакуума, Т1, Т2 - центры захвата.
Формирование фотоЭДС для гетеросистем !п - Мо03 прямо свидетельствует о разделении неравновесных носителей заряда на границе раздела. Диаграмма энергетических зон гетеросистем !п - Мо03, при построении которой использованы результаты исследований спектрального распределения фотоЭДС и КРП, приведена на рис. 5.
ТЕРМОПРЕВРАЩЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОСИСТЕМ In - M0O3 И In - 1П2<Э:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Груздков Ю.А., Савинов Е.Н., Пармон В.Н. // Фотокаталитическое преобразование солнечной энергии. Гетерогенные, гомогенные молекулярные структурно-организованные системы. Новосибирск: Наука, 1991. 138 с.
2. Стриха В.И., Бузанева Е.В. // Физические основы надежности контактов металл-полупроводник в интегральной электронике. М.: Радио и связь, 1987. 254 с.
3. Суровой Э.П., Борисова Н.В. Термические превращения в наноразмерных слоях меди // Журн. физ. химии. 2010. Т. 84. № 2. С. 307.-313
4. Третьяков Ю.Д. Химия нестехиометрических окислов. М.: Изд-во Московского ун-та, 1974. 364 с.
5. Лазарев В.Б., Соболев В.В., Шаплыгин И.С. Химические и физические свойства простых оксидов металлов. М.: Наука, 1983. 239 с.
6. Лусис А.Р., Клеперис Я.Я. Электрохромные зеркала - твердотельные ионные устройства // Электрохимия. 1992. Т. 28. Вып. 10. С. 1450-1455.
7. Школьник А.Л. Оптические свойства МоОэ // Из-
вестия АН СССР. Серия «Физика». 1967. Т. 31. № 12. С. 2050-2051.
8. Андреев В.Н., Никитин С.Е. Исследование фо-тохромных кластерных систем на основе оксидов Мо методом ЭПР-спектроскопии // Физика тв. тела. 2001. Т. 43. № 4. С. 755-758.
9. Yao J.N., Yang Y.A., Loo B.H. Enhancement of Photochromism and Electrochromism in MoO3/Au and MoO3/Pt Thin Films // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 1856-1860.
10. Суровой, Э.П. Термическое модифицирование наноразмерных пленок оксида молибдена (VI) // Э.П. Суровой, Г.О. Рамазанова / Неорганические материалы. -2013г. - Т. 49, № 5. - С. 500-504.
11. Суровой Э.П., Титов И.В., Бугерко Л.Н. Исследование состояния поверхности азидов свинца, серебра и таллия в процессе фотолиза методом КРП // Материаловедение. 2005. № 7. С. 15-20.
12. Суровой Э.П., Бугерко Л.Н. Термостимулиро-ванное газовыделение из систем азид серебра -металл // Химическая физика. 2002. Т. 21. № 7. С. 74-78.
СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ КОМПЛЕКСА Ni(II) С N-МЕТИЛДИЭТАНОЛАМИНОМ
Михайленко Ю.А.
В настоящей работе проведен синтез и ИК спектроскопический анализ комплекса нике-ля(11) с N-метилдиэтаноламином. Установлено, что связь с центральным ионом осуществляется через атом азота аминогруппы и атом кислорода гидроксогруппы N-метилдиэтаноламина.
Ключевые слова: N-метилдиэтаноламин, никель, ИК спектроскопия
ВВЕДЕНИЕ
В современной литературе существует достаточно большое число публикаций, где упоминаются аминоспирты, такие как моно-этаноламин (МЭА), Ы-метилдиэтаноламин (МДЭА) и другие. Основная часть этих публикаций посвящена применению аминоспиртов как реагентов в органическом синтезе, в качестве поглотителей СО2 в биоорганической химии, в медицине [1]. Этаноламины активно используются для решения задач синтеза новых материалов и их прекурсоров. Так, МДЭА выступает в роли золь-образующего агента при синтезе золь-гель методом тонких пленок оксида А1-Са [2]. Имеются данные, что с 3d металлами МДЭА образует гомо- и ге-терометаллические полиядерные системы [3]. При исследовании литературы обнаружено, что взаимодействие солей 3d-металлов с
МДЭА происходит в неводных растворов (метиловом спирте, ацетонитриле и других).
В настоящей работе синтезирован комплекс никеля (II) с МДЭА из водного раствора, полученное соединение изучено методом ИК спектроскопии.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исходными веществами для синтеза служили М1(М03)2-6Н20 марки «х.ч.» и Ы-метилдиэтаноламин.
Навеску М1(М03)2-6Н20 растворяли в 10 см3 дистиллированной воды и приливали МДЭА, к раствору добавляли азотную кислоту, до рН=7. Реакционную смесь переносили в фарфоровую чашку и оставляли на кристаллизацию. При соотношении М1(М03)2-6Н20:МДЭА - 1:1, 1:2, 1:3 не наблюдали образование комплексного соединения, выпадали кристаллы М1(М03)2-6Н20; при со-
