Электропроводность феррисиликагелей
В работе исследована электропроводность полученных в лабораторных условиях силинагелей - исходного и содержащих различные количества (0,1; 5 и 20% по массе) примесей железа (феррисиликагелей)....
Збережено в:
| Дата: | 1984 |
|---|---|
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1984
|
| Назва видання: | Украинский химический журнал |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183216 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Электропроводность феррисиликагелей / Г.М. Козуб, В.А. Тищенко, И.П. Белецкий, В.И. Зарко, А.А. Чуйко // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 2. — С. 217-219. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-183216 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1832162025-02-23T20:10:27Z Электропроводность феррисиликагелей Electrical Conduction of Ferrisilieagels Козуб, Г.М. Тищенко, В.А. Белецкий, И.П. Зарко, В.И. Чуйко, А.А. Электрохимия В работе исследована электропроводность полученных в лабораторных условиях силинагелей - исходного и содержащих различные количества (0,1; 5 и 20% по массе) примесей железа (феррисиликагелей). 1984 Article Электропроводность феррисиликагелей / Г.М. Козуб, В.А. Тищенко, И.П. Белецкий, В.И. Зарко, А.А. Чуйко // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 2. — С. 217-219. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183216 541.128.13 ru Украинский химический журнал application/pdf Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электрохимия Электрохимия |
| spellingShingle |
Электрохимия Электрохимия Козуб, Г.М. Тищенко, В.А. Белецкий, И.П. Зарко, В.И. Чуйко, А.А. Электропроводность феррисиликагелей Украинский химический журнал |
| description |
В работе исследована электропроводность полученных в лабораторных условиях силинагелей - исходного и содержащих различные количества (0,1; 5 и 20% по массе) примесей железа (феррисиликагелей). |
| format |
Article |
| author |
Козуб, Г.М. Тищенко, В.А. Белецкий, И.П. Зарко, В.И. Чуйко, А.А. |
| author_facet |
Козуб, Г.М. Тищенко, В.А. Белецкий, И.П. Зарко, В.И. Чуйко, А.А. |
| author_sort |
Козуб, Г.М. |
| title |
Электропроводность феррисиликагелей |
| title_short |
Электропроводность феррисиликагелей |
| title_full |
Электропроводность феррисиликагелей |
| title_fullStr |
Электропроводность феррисиликагелей |
| title_full_unstemmed |
Электропроводность феррисиликагелей |
| title_sort |
электропроводность феррисиликагелей |
| publisher |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| publishDate |
1984 |
| topic_facet |
Электрохимия |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/183216 |
| citation_txt |
Электропроводность феррисиликагелей / Г.М. Козуб, В.А. Тищенко, И.П. Белецкий, В.И. Зарко, А.А. Чуйко // Украинский химический журнал. — 1984. — Т. 50, № 2. — С. 217-219. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Украинский химический журнал |
| work_keys_str_mv |
AT kozubgm élektroprovodnostʹferrisilikagelej AT tiŝenkova élektroprovodnostʹferrisilikagelej AT beleckijip élektroprovodnostʹferrisilikagelej AT zarkovi élektroprovodnostʹferrisilikagelej AT čujkoaa élektroprovodnostʹferrisilikagelej AT kozubgm electricalconductionofferrisilieagels AT tiŝenkova electricalconductionofferrisilieagels AT beleckijip electricalconductionofferrisilieagels AT zarkovi electricalconductionofferrisilieagels AT čujkoaa electricalconductionofferrisilieagels |
| first_indexed |
2025-11-25T00:15:28Z |
| last_indexed |
2025-11-25T00:15:28Z |
| _version_ |
1849719236302209024 |
| fulltext |
УДК 541.128.13
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ФЕРРИСИЛИКАГЕЛЕИ
г. М. Козуб, В. А. Тищенко, И. П. Белецкий, В. И. Зарко, А. А. Чуйко
Дисперсный диоксид кремния различных модификаций (силикагель, аэ
росил) относится к числу широкозонных полупроводников И находит
широкое практическое применение. Ширина запрещенной зоны Si02,
согласно литературным данным, составляет от 8 до 13 эВ, и в ЧИСТО1\'1
виде оксид является изолятором. Однако обычно силикагели содержат
в своем составе примеси металлов, которые обеспечивают измеримую
проводимость ионного типа. В реальных условиях поверхность крем
незема гидратирована, и проводимость возрастает в результате пере
носа протона в поверхностном слое воды [1].
Исследование потенциала поверхности Si02, определяемого ди-
польными моментами поверхностных гидроксильных групп, показало
[2], что вблизи поверхности имеется узкая (~0,5 эВ) зона ПРО80ДИМО"
сти для инжектированныхэлектронов. В связи с этим в реальных усло
виях возможно проявление наряду с ионной и электронной составляю
щей проводимости в силикагелях, содержащих примеси, и в модифи
цированных кремнеземах.
Изучение электропроводности а таких твердых тел может дать
существенную информацию об участии носителей заряда (ионов или
электронов) в химических процессах на поверхности.
В работе исследована электропроводность полученных в лабора
торных условиях силинагелей - исходного и содержащих различные
количества (0,1; 5 и 20 О/О по массе) примесей железа (феррисиликаге
лей). Способ получения образцов описан в [3]. Электрическое сопро
тивление измеряли на порошкообразных образцах и спрессованных в
виде таблеток цилиндрической формы диаметром 0,5 и толщиной
0,2-0,3 см.
В случае порошкообразных образцов навеску засыпали в керами
ческую трубку и с торцов прижимали с помощью пружины электроды
из нержавеющей стали. Электросопротивление измеряли прибором
ВК-7-9. На образцы в виде таблеток наносили либо контакты из аква
даговой пасты, либо напыленные в вакууме 10-4 мм рт. СТ. серебряные
контакты. Образец зажимали в держатель из нержавеющей стали.
Измерения проводили в интервале температур от комнатной до 5000
на воздухе ив вакууме.
J{ля раздельного определения электронной (О'е) И ионной (ai) со
ставляющих проводимости применяли метод блокирующих электродов
[4], суть которого заключалась в нанесении контактов, блокирующих
ионный ток и не препятствующих переносу электронов. Измеряя прово
димость образца в начальный момент времени 0'(0) и при установив
шемся значении тока 'О'(00), можно разделить ионную и электронную
составляющие: а(О) =O'e+ai, а(оо) ='О'е.
Линейность вольт-амперныххарактеристик исследованных нами об
разцов наблюдалась при напряжениях до 0,8 В. В качестве рабочего
напряжения выбрано значение 0,1 В. Исследование временных зависи
мостей тока показало, что стационарное значение тока в образце уста
навливается в течение 10-12 мин. Для определения о выбрано время
15 мин; в (00) определяли при постоянном токе в режиме заданного
напряжения с помощью приборов ППТВ-I С гальванометром M-25L
0-(0) измеряли при переменной частоте 3 кГц [4].
В образце исходного силикагеля измеримая проводимость наблюда
лась только при первом нагреве образца с аквадаговыми контактами.
При последующих нагревах и на образце с серебряными контактами
электропроводность ничтожно мала и в пределах возможностей измери
тельной схемы (3·107 ОМ) не регистрировалась.Наличие 0,1 О/О железа
не приводит к заметному изменению 0".
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984, т. 50, Nq 2 211
Зависимость электросопротивления порошкообразного образца
Si02 с 20 О/О железа от температуры при постоянном токе проходит че
рез максимум и аналогична приведеиной на рис. 1. Максимальное зна
чение сопротивления соответствует температуре 100-1300. При охла
ждении оно возрастает до максимального и остается таким при ком
натной температуре. Аналогичное действие оказывает вакуумирование
RIO~Ofll
;1 КIO~Ом
o.J zl
ьи J
i/iJ
42 0.4
/00 200 JOO[OC 2 4 о' (] 11 /1 l"./Y1{/H
Рис, 1. Изменение электрического сопротивления образца Si02+20 О/О Fe при нагреве
на воздухе.
Рис. 2. Изменение электрического сопротивления образца Si02+20 о/о Fe при комнат
ной температуре в процессе от~ачки (а) 11 при продувке воздухом с парами ВОДЫ (6).
образца при комнатной температуре (рис. 2, а). Такое изменение со
противления можно объяснить удалением сорбированной на поверхно
~ти образца воды. Действительно, при продувке предварительно про-
(j Om-f.С/r1-1-
6,Ом-'см-1
оп I /O-8L...,..----L-----""------
~JO JOO 400 Т;ОС JOO 400 т,о[
Рис. 3. Температурная зависимость электропроводности образца Si02+ 5 О/О Fe на
воздухе 'и в вакууме соответственно: 1, 2 - суммарная (Jc+Oi; 3, 4 - электронная (1е.
Рис. 4. Температурная зависимость электропроводности образца Si02 ""1- 20 о/о Ре: 1, 2
суммарная O'e+Oi соответственно на воздухе и в вакууме; 3 - электронная в, в воз
духе.
третого до 5000 или вакуумированного при комнатной температуре об
разца воздухом, насыщенным парами воды, электросопротивлевие
значительно уменьшается (рис. 2, б). Сопоставляя эти данные с лите
ратурными [5], приходим К выводу, что наблюдаемые изменения со ..
противления обусловлены наличием физически сорбированной воды.
На рис. 3 и 4 показано изменение электропроводности феррисили
кателей с содержанием 5 и 20 О/О железа. Эти образцы предварительно
прокаливали на воздухе при 7000 и вакуумировали в процессе нанесе
ния серебряных контактов. После аналогичной обработки образец Si02
без примеси железа практически не проводит ток. Как видно из ри
сунков, суммарная проводимость образца с 5 О/О железа при темпера
турах выше 3000 возрастает, при этом становится заметной электронная
составляющая проводимости. На образце с 20 О/О железа электронная
составляющая регистрируется при более высокой температуре.
Введенное в силикагель железо, как показано в [3], находится
частично в виде оксида (гидроксида) на поверхности и частично в виде
218 УКРАИНСк.ий ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1984. Т. 50. N~ 2
ионов Fe3+, замещающих кремний в матрице Si02• Соотношение между
ЭТИМИ разновидностями различно в зависимости от концентрации желе
за. Ионная проводимость феррисиликагелей может быть объяснена
присутствием в образцах подвижных ионов железа. Полученные данные
свидетельствуют о том, что количество таких ионов в образце с 5 %
железа больше, чем с 20 о/о.
При замене иона Si4+ на FеЗ+ в матрице Si02 образуется отрица
тельно заряженный дефект. Из условия электронейтральности этот де
фект должен компенсироваться положительным зарядом, который соз
дают кислородные вакансии Vo [6]:
г-,о,Z 2Fe~i +- 300 +Vo·.
в такой дефектной структуре образца при повышенных темпера
'турах возможна электронная проводимость. Для образца с 20 О/О же
леза электронная составляющая изменяется более чем в два раза (от
0,14 до 0,3) в интервале температур 395-4700, в то время как общая
.проводимостъ изменяется незначительно.
В образцах феррнсилнкагелей, имеющих достаточно высокую кон
центрацию примеси FеЗ+, образуются кластеры гидроксида железа
FexOy·nH20 [3]. В окислах железа механизм проводимости связан с
переносом электрона. В феррисиликагелях с большим содержанием
примесных ионов железа при высоких температурах становится воз
можным перенос электронов между расположенными на поверхности
'островками окисла железа через имеющуюся приповерхностную транс
портную зону, существование которой показано в [2]. Однако после
термовакуумирования образца с 20 о/о железа при повышенных темпе
ратурах электронная проводимость не наблюдается: происходит как бы
разрыв цепи для электронного тока.
Наличие в широкозонных полупроводниках - феррисиликагелях
электронной компоненты проводимости может представить интерес при
выяснении механизма действия катализаторов на их основе.
1. Киселев В. Ф.} Крылов о. В. Электронные явления в адсорбции и катализе на полу
проводниках и диэлектриках.- М. : Наука, 1979.- 233 с.
2. Миронов с. Л,} Горлов ю. Н,} Чуйко А. А. Адсорбционный потенциал и электрофи
зические свойства поверхности двуокиси кремния".- Укр, физ. журн., 1979, 24, N2 17,
с.983-989.
:3. Белецкий и. П., Горлов ю. Н.} Чуйко А. А. Спектры ЭПР примесных ионов FеЗ+
в силикагелях.- Теорет. и эксперим. химия, 1980, 16, N2 2, с. 273-275.
!. West Р. W., Tallan N. М. High-temperature transference number сегегпппайопа Ьу
polarization measurements.- J. Appl. Phys. 1963, 36, N 2, р. 543-547.
:5. Полевая десорбция воды с поверхности кремнезема и строение его гидратного по
крова / ю. и. Горлов, В. Г. Головатый, М. М. Конопля, А. А. ЧуЙко.- Теорет. и
эксперим. химия, 1980, 16, N2 2, с. 202-207.
6. Atkinson А., Gardner J. W. 'Пте diffusion о! FеЗ -+ in ашогрпоцв Si02 and the protective
properties of Si02 layers.- Corrosion Sci., 1981, 21, р. 49-58.
Институт физической химии
им. Л. В. Писаржевского .AI-I УССР, Киев
УI(РАИНСКИй химичвскии ЖУРНАЛ, 1984, т. 50.X~ 2
Поступила 14.0~.82
219
|