Состав и морфология тонких прозрачных пленок, полученных из водно-спиртовых золей на основе соединений олова(IV)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты сравнительного исследования состава и структуры тонких пленок, сформированных из пленкообразующих золь-гель композиций на основе SnCl4/EtOH/H2O и SnCl4/EtOH/H2O/NH4ОН. Проанализированы особенности морфологии и распределения атомов Sn, N и Cl в структуре пленок, а также прозрачность пленок в зависимости от количества введенного в золь-гель композиции гидроксида аммония. Рассмотрены возможные химические процессы и продукты реакций, лежащие в основе пленкообразования и кристаллизации пленок. Показано, что размер и форма образовавшихся скелетных кристаллов зависят от количества гидроксида аммония, введенного в золь-гель систему. Методами оптической и электронной микроскопии и рентгенофазового анализа обнаружено, что в пленках на нано- и микроуровнях формируются кристаллы SnO2 и кристаллы, в состав которых входит NH4Cl. Полученные данные позволяют контролировать морфологию и состав синтезируемых тонких пленок, изменяя соотношение прекурсоров золь-гель синтеза.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. A. Бондарь

Сатпаевский университет

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11

О. А. Шилова

Сатпаевский университет; Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11; 199034, Россия, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

И. А. Лебедев

Сатпаевский университет

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11

Е. А. Дмитриева

Сатпаевский университет

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11

А. И. Федосимова

Сатпаевский университет

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11

А. С. Коваленко

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Email: floijan@gmail.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

A. M. Николаев

Институт химии силикатов им. И.В. Гребенщикова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: floijan@gmail.com
Россия, 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 2

С. А. Ибраимова

Сатпаевский университет

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11

A. K. Шонгалова

Сатпаевский университет

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11

У. Б. Исаева

Сатпаевский университет

Email: floijan@gmail.com

Физико-технический институт

Казахстан, 050013, Алматы, ул. Ибрагимова, 11

Список литературы

  1. Zhao Q., Ma L., Zhang Q. et al. // J. Nanomater. 2015. V. 15. P. 850147. https://doi.org/10.1155/2015/850147
  2. Mahmood K., Khalid A., Nawaz F., Mehran M.T.J. // J. Colloid Interface Sci. 2018. V. 532. Р. 387. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2018.08.009
  3. Li J., Bu T., Liu Y. et al. // Chem. Sus. Chem. 2018. V. 11. № 17. P. 2898. https://doi.org/10.1002/cssc.201801433
  4. Liu Z., Deng K., Hu J., Li L. // Angew. Chem. Int. Ed. 2019. V. 58. № 33. P. 11497. https://doi.org/10.1002/anie.201904945
  5. Dalapati G.K., Sharma H., Guchhait A. et al. // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9. P. 16621. https://doi.org/10.1039/D1TA01291F
  6. Sharma A., Ahmed A., Singh A. et al. // J. Electrochem. Soc. 2021. V. 168. P. 027505. https://doi.org/10.1149/1945-7111/abdee8
  7. Vargheese S., Kumar R.S., Rajendra Kumar R.T. et al. // J. Energy Storage. 2023. V. 68. Р. 107671. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.107671
  8. Yoon C.-M., Jekal S., Kim D.-H. et al. // Nanomaterials. 2023. V. 13. № 10. P. 1614. https://doi.org/10.3390/nano13101614
  9. Shang J., Zhang T., Li X. et al. // Sep. Purif. Technol. 2023. V. 311. Р. 123342. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123342
  10. Прусов A.Н., Прусова С.М., Захаров А.Г. и др. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 4. С. 350. https://doi.org/10.1134/S0044457X19040172
  11. Tibayan E.B., Muflikhun M.A., Kumar V. et al. // Ain Shams Eng. J. 2019. V. 11. № 3. P. 767. https://doi.org/10.1016/j.asej.2019.11.009
  12. Simonenko E.P., Mokrushin A.S., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. https://doi.org/10.1134/S0036023624601703
  13. Bakin A.S., Bestaev M.V., Dimitrov D.Tz. et al. // Thin Solid Films. 1997. V. 296. P. 1.
  14. Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Мокрушин А.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 7. С. 805. https://doi.org/10.1134/S0044457X1807019X
  15. Gao M., Gong Z., Li H. et al. // Adv. Funct. Mater. 2023. V. 33. № 22. P. 2300319. https://doi.org/10.1002/adfm.202300319
  16. Yаng L., Qіn Z., Pаn H. et al. // Int. J. Elеctrochem. Sсi. 2017. V. 12. № 11. P. 10946. https://doi.org/10.20964/2017.11.67
  17. Nascimento E.P., Firmino H.C.T., Neves G.A., Menezes R.R. // Ceram. Int. 2022. V. 48. № 6. P. 7405. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.12.123
  18. Sun C., Yang J., Xu M. et al. // Chem. Eng. J. 2022. V. 427. Р. 131564. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.131564
  19. Nоmura K. // Crоat. Chеm. Actа. 2015. V. 88. № 4. P. 579. https://doi.org/10.5562/cca2784
  20. Kemelbekova A., Dmitrieva E.A., Lebedev I.A. et al. // Phys. Sci. Techn. 2022. V. 9. Р. 1. https://doi.org/0.26577/phst.2022.v9.i1.05
  21. Guljaev A.M., Sarach O.B., Slepneva M.A. et al. // J. Surf. Inv. 2023. V. 17. P. s333. https://doi.org/10.1134/S1027451023070170
  22. Kwok C.K.G., Wang Y., Shu X., Yu K.M. // Appl. Surf. Sci. 2023. V. 627. Р. 157295. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2023.157295
  23. Soussi A., Haounati R., Aithssi A. et al. // Phys. B: Condens. Matter. 2024. V. 690. Р. 416242. https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.416242
  24. Haddad N., Mahdhi H., Ben Ayadi Z. // Phys. B: Condens. Matter. 2024. V. 684. Р. 415948. https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.415948
  25. Ibraimova S.A., Dmitriyeva E.A., Lebedev I.A. et al. // Eurasian Chem.-Technol. J. 2019. V. 21. P. 13. https://doi.org/10.18321/ectj781
  26. Moshnikov V.A., Gracheva I.E., Kuznezov V.V. et al. // J. Non-Cryst. Solids. 2010. V. 356. P. 37. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2010.06.030
  27. Халипова О.С., Кузнецова С.А. // Журн. неорган. химии. 2013. Т. 58. № 8. С. 1005. https://doi.org/10.7868/S0044457X13080138
  28. Суйковская Н.В. Химические методы получения тонких прозрачных пленок. Л.: Химия, 1971. 200 с.
  29. Hind P.A., Kumar P., Goutam U.K., Rajendra B.V. // Opt. Mater. 2024. V. 153. Р. 115579. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2024.115579
  30. Kumar Y., Sharma A.H., Srinivas R.G., Nagaiah K. // Physicа B: Condens. Matter. 2024. V. 683. Р. 415881. https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.415881
  31. Мошников В.A., Грачева И.Е., Aньчков М.Г. // Физика и химия стекла. 2011. Т. 37. № 5.
  32. Murzalinov D., Dmitriyeva E., Lebedev I. et al. // Processes. 2022. V. 10. Р. 1116. https://doi.org/10.3390/pr10061116
  33. Dmitriyeva E., Lebedev I., Bondar E. et al. // Coatings. 2023. V. 13. № 12. P. 1990. https://doi.org/10.3390/coatings13121990
  34. Dmitriyeva E.A., Lebedev I.A., Bondar E.A. et al. // Eurasian Chem.-Technol. J. 2023. V. 25. P. 211. https://doi.org/10.18321/ectj1543
  35. Brinker C.J., Scherer G.W. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing. Boston: Academic Press, 1990. 908 p.
  36. Третьяков Ю.Д., Мартыненко Л.И., Григорьев А.Н., Цивадзе А.Ю. Неорганическая химия. Химия элементов. Т. 2. М.: Изд-во МГУ; ИКЦ “Академкнига”, 2007. 670 с.
  37. Lebedev I., Dmitriyeva E.A., Bondar E. et al. // Fluct. Noise Lett. 2022. V. 21. № 2. P. 2250016. https://doi.org/10.1142/S021947752250016X
  38. Электронный ресурс. Научно-образовательный портал “Большая российская энциклопедия”. https://bigenc.ru. Дата обращения 30.07.2024 г.
  39. Шилова О.А. // Физика и химия стекла. 2005. Т. 31. № 2. P. 201.
  40. Shilova O.A. // J. Sol-Gel Sci. Technol. 2020. V. 9. P. 599. https://doi.org/10.1007/s10971-020-05279-y
  41. Рогов С.В. Исследование взаимодействия хлорного олова с этанолом. Автореф. дис. … канд. хим. наук. Л.: ЛГПИ им. А.И. Герцена, 1955. 12 с.
  42. Румянцева Т.А., Базанов М.И., Галанин Н.Е. // Журн. общ. химии. 2023. Т. 93. № 7. С. 1124. https://doi.org/10.31857/S0044460X2307017X
  43. Смолянинов И.В., Бурмистрова Д.А., Поморцева Н.П. и др. // Коорд. химия. 2023. Т. 49. № 3. С. 138. https://doi.org/10.31857/S0132344X22600266
  44. Клюев М.Б., Хидекель М.Л. // Успехи химии. 1980. Т. 49. С. 1.
  45. Filippatos P.P., Sharma R., Soultati A. et al. // Sci. Rep. 2023. V. 13. № 1. P. 2524. https://doi.org/10.1038/s41598-023-29312-6
  46. Kоnan F.K., Hаrtiti B., Bаtan A., Akа B. // e-J. Surf. Sci. Nаnotechnol. 2019. V. 17. P. 163. https://doi.org/10.1380/ejssnt.2019.163

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Морфология поверхности пленок, полученных из пленкообразующих золь-гель систем SnCl4/EtOH/H2O (а) и SnCl4/EtOH/H2O/NH4ОН (б–е) с расчетным отношением NH4 +/Sn4+ (мас. д.) = 0.1 (б); 0.2 (в); 0.45 (г); 0.9 (д); 1.8 (е). На врезках (в–д) показаны фрагменты поверхности пленок с бóльшим увеличением.

Скачать (57KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Распределение элементов Sn, N, Cl в структуре тонких пленок, полученных из пленкообразующей золь-гель системы SnCl4/EtOH/H2O без добавки гидроксида аммония (а) и из золь-гель систем SnCl4/EtOH/H2O/NH4OH с добавкой гидроксида аммония при разном отношении NH4 +/Sn4+: 0.2 (в); 0.45 (г); 0.9 (д); 1.8 (е).

Скачать (221KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Рентгенограмма кристаллической структуры пленки, полученной из пленкообразующей системы SnCl4/EtOH/H2O/NH4ОН при массовом отношении NH4+/Sn4+ = 1.8 (а); б – фрагмент в увеличенном масштабе. Обозначены сигналы от кристаллографических поверхностей SnO2 и NH4Cl.

Скачать (37KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Спектры пропускания стеклянной подложки (0) и пленок, нанесенных на эту подложку центрифугированием из золей на основе водно-спиртового раствора SnCl4 · 5H2O без добавления гидроксида аммония (а) и с добавлением гидроксида аммония при разном отношении NH4 +/Sn4+: 0.2 (в); 0.45 (г); 0.9 (д); 1.8 (е).

Скачать (14KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025