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 Доступ платный или 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