Одержання та властивості нанорозмірного AgI
Синтезовано нанорозмірний йодид срібла з розміром аґреґатів у 200—300 нм та характерним розміром первинних кристалітів у 30 нм, якому притаманне зменшене (на 47 К) по відношенню до мікрокристалічного AgI (розмір частинок – 4—6 мкм) значення температури фазового переходу діелектрик—суперіонік. Nan...
Saved in:
| Published in: | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2009
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76817 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Одержання та властивості нанорозмірного AgI / І.М. Мудрак, П.П. Горбик, Р.В. Маз // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 4. — С. 1113-1119. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76817 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Мудрак, І.М. Горбик, П.П. Мазуренко, Р.В. Дзюбенко, Л.С. Оранська, О.І. Левандовський, В.В. 2015-02-12T17:54:49Z 2015-02-12T17:54:49Z 2009 Одержання та властивості нанорозмірного AgI / І.М. Мудрак, П.П. Горбик, Р.В. Маз // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 4. — С. 1113-1119. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. 1816-5230 PACS numbers: 61.46.Hk,68.37.Hk,71.30.+h,81.07.Bc,81.16.-c,81.70.Pg,82.35.Np https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76817 Синтезовано нанорозмірний йодид срібла з розміром аґреґатів у 200—300 нм та характерним розміром первинних кристалітів у 30 нм, якому притаманне зменшене (на 47 К) по відношенню до мікрокристалічного AgI (розмір частинок – 4—6 мкм) значення температури фазового переходу діелектрик—суперіонік. Nanosized silver iodide with average particles size of 200—300 nm and typical grain size of 30 nm is synthesized. Temperature of ‘dielectric—superionic’ phase transition in nanosized AgI is 47 K lower than that in microcrystalline silver iodide (with particle size of 4—6 μm). Синтезирован поликристаллический наноразмерный иодид серебра с размером агрегатов в 200—300 нм и характерным размером кристаллитов в 30 нм, который обладает пониженной (на 47 К) температурой фазового перехода диэлектрик—суперионик в сравнении с микрокристаллическим AgI (размер частиц – 4—6 мкм). uk Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Одержання та властивості нанорозмірного AgI Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Одержання та властивості нанорозмірного AgI |
| spellingShingle |
Одержання та властивості нанорозмірного AgI Мудрак, І.М. Горбик, П.П. Мазуренко, Р.В. Дзюбенко, Л.С. Оранська, О.І. Левандовський, В.В. |
| title_short |
Одержання та властивості нанорозмірного AgI |
| title_full |
Одержання та властивості нанорозмірного AgI |
| title_fullStr |
Одержання та властивості нанорозмірного AgI |
| title_full_unstemmed |
Одержання та властивості нанорозмірного AgI |
| title_sort |
одержання та властивості нанорозмірного agi |
| author |
Мудрак, І.М. Горбик, П.П. Мазуренко, Р.В. Дзюбенко, Л.С. Оранська, О.І. Левандовський, В.В. |
| author_facet |
Мудрак, І.М. Горбик, П.П. Мазуренко, Р.В. Дзюбенко, Л.С. Оранська, О.І. Левандовський, В.В. |
| publishDate |
2009 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| publisher |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| format |
Article |
| description |
Синтезовано нанорозмірний йодид срібла з розміром аґреґатів у 200—300
нм та характерним розміром первинних кристалітів у 30 нм, якому притаманне зменшене (на 47 К) по відношенню до мікрокристалічного AgI
(розмір частинок – 4—6 мкм) значення температури фазового переходу
діелектрик—суперіонік.
Nanosized silver iodide with average particles size of 200—300 nm and typical
grain size of 30 nm is synthesized. Temperature of ‘dielectric—superionic’
phase transition in nanosized AgI is 47 K lower than that in microcrystalline
silver iodide (with particle size of 4—6 μm).
Синтезирован поликристаллический наноразмерный иодид серебра с размером агрегатов в 200—300 нм и характерным размером кристаллитов в
30 нм, который обладает пониженной (на 47 К) температурой фазового
перехода диэлектрик—суперионик в сравнении с микрокристаллическим
AgI (размер частиц – 4—6 мкм).
|
| issn |
1816-5230 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76817 |
| citation_txt |
Одержання та властивості нанорозмірного AgI / І.М. Мудрак, П.П. Горбик, Р.В. Маз // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 4. — С. 1113-1119. — Бібліогр.: 20 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT mudrakím oderžannâtavlastivostínanorozmírnogoagi AT gorbikpp oderžannâtavlastivostínanorozmírnogoagi AT mazurenkorv oderžannâtavlastivostínanorozmírnogoagi AT dzûbenkols oderžannâtavlastivostínanorozmírnogoagi AT oransʹkaoí oderžannâtavlastivostínanorozmírnogoagi AT levandovsʹkiivv oderžannâtavlastivostínanorozmírnogoagi |
| first_indexed |
2025-11-26T01:58:44Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:58:44Z |
| _version_ |
1850607269414174720 |
| fulltext |
1113
PACS numbers: 61.46.Hk, 68.37.Hk, 71.30.+h, 81.07.Bc, 81.16.-c, 81.70.Pg, 82.35.Np
Одержання та властивості нанорозмірного AgI
І. М. Мудрак, П. П. Горбик, Р. В. Мазуренко, Л. С. Дзюбенко,
О. І. Оранська, В. В. Левандовський
Інститут хімії поверхні ім. О. О. Чуйка НАН України,
вул. Генерала Наумова, 17,
03164 Київ, Україна
Синтезовано нанорозмірний йодид срібла з розміром аґреґатів у 200—300
нм та характерним розміром первинних кристалітів у 30 нм, якому при-
таманне зменшене (на 47 К) по відношенню до мікрокристалічного AgI
(розмір частинок – 4—6 мкм) значення температури фазового переходу
діелектрик—суперіонік.
Nanosized silver iodide with average particles size of 200—300 nm and typical
grain size of 30 nm is synthesized. Temperature of ‘dielectric—superionic’
phase transition in nanosized AgI is 47 K lower than that in microcrystalline
silver iodide (with particle size of 4—6 μm).
Синтезирован поликристаллический наноразмерный иодид серебра с ра-
змером агрегатов в 200—300 нм и характерным размером кристаллитов в
30 нм, который обладает пониженной (на 47 К) температурой фазового
перехода диэлектрик—суперионик в сравнении с микрокристаллическим
AgI (размер частиц – 4—6 мкм).
Ключові слова: ультрадисперсний йодид срібла, фазовий перехід діелект-
рик—суперіонік, наночастинки, поліелектроліт.
(Отримано 29 листопада 2007 р.; після доопрацювання 1 жовтня 2009 р.)
1. ВСТУП
Розвиток науки і техніки зумовлює потребу у створенні матеріялів
з новими функціональними властивостями. Перспективним на-
прямком їх розроблення є використання речовин з фазовими пере-
ходами типу провідник—високотемпературний надпровідник [1—3],
метал—напівпровідник [4—6], діелектрик—суперіонік [7] тощо. За-
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2009, т. 7, № 4, сс. 1113—1119
© 2009 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
1114 І. М. МУДРАК, П. П. ГОРБИК, Р. В. МАЗУРЕНКО та ін.
стосування нанотехнологій відкриває можливість створення таких
об’єктів з новими властивостями, відмінними від властивостей
об’ємних матеріялів.
В останні роки зусилля багатьох науковців було спрямовано на
пошук нових і вдосконалення вже існуючих метод одержання неор-
ганічних речовин у нанорозмірному стані. Серед них одним із най-
більш універсальних і перспективних метод формування монодис-
персних фракцій із незначним відхиленням за розміром і формою
частинок є метода осадження таких речовин із водного розчину за
присутности полярного полімера (поліелектроліту). Автори [8—12]
досліджували вплив полімерів на процес кристалізації різних ма-
теріялів, зокрема речовин із сеґнетоелектричними, магнетними та
суперйонними властивостями. Було встановлено, що введення під
час синтези розчину поліелектроліту впливає на форму, розмір,
розподіл за розміром та структуру частинок. Такі параметри як те-
мпература, pH розчину також істотно впливають на процес криста-
лізації і, отже, на властивості одержаних матеріялів.
Хоча і має місце певний прогрес у розумінні процесу зародкуван-
ня і росту наночастинок за присутности поліелектроліту, все ще за-
лишається нез’ясованим механізм взаємодії на межі поділу фаз по-
лімер—дисперсний наповнювач. Саме тому існує потреба в подаль-
ших дослідженнях, котрі допоможуть детальніше описати і пояс-
нити вказані процеси [10]. Це суттєво розширить можливості син-
тезу матеріялів із заданими властивостями.
Йодид срібла завдяки своїм унікальним властивостям, зокрема,
наявності стрибкоподібного фазового переходу у суперйонний стан
та аномальній дилятометричній поведінці, є перспективним матері-
ялом для дослідження та практичного використання в нанорозмір-
ному стані. Зменшення середнього розміру кристалів AgI та його ву-
зький розподіл може призвести до зміни його питомих характерис-
тик (параметрів фазового переходу та ін.), що суттєво розширить
межі його застосування, наприклад, в електрохемічних пристроях.
2. ЕКСПЕРИМЕНТ
Нанорозмірний AgI синтезовано осадженням із розчину AgNO3 і KI
(марки ЧДА) за присутности полі(діалилдіметиламонію хлориду)
(ПДАДМАХ, 20% водний розчин, М ∼ 100,000—200,000 г⋅моль−1).
Для проведення синтези були використані розчини:
20% водний розчин ПДАДМАХ – реаґент 1;
розчин 0,033 моль КІ в 150 мл етанолу – реаґент 2;
розчин 0,1 моль AgNO3 в 50 мл в змішаному розчиннику ета-
нолу і води (1:1) – реаґент 3.
Після змішування реаґентів 1 і 2 до одержаної суміші додавали
реаґент 3. Розчин перемішували протягом 1 години і залишали на
ОДЕРЖАННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОРОЗМІРНОГО AgI 1115
3—4 доби для осадження у захищеному від видимого світла місці.
Одержаний осад промивали у дистильованій воді і висушували за
температури 100°С до повної втрати вологи.
Зразки мікрокристалічного AgI (розмір частинок 4—6 мкм) одер-
жували згідно з методикою [13].
Дослідження морфології наночастинок здійснювали за допомо-
гою сканівної електронної мікроскопії (СЕМ; мікроскоп JEOL-
JSM6490LV).
Дифрактограми досліджуваних зразків реєстрували на дифрак-
тометрі ДРОН-4-07 з геометрією зйомки за Бреґґом—Брентано у ви-
проміненні CuKα-ліній аноди з нікелевим фільтром у відбитих про-
менях.
Особливості поведінки ультрадисперсного AgI в області фазо-
вих перетворень вивчали за допомогою диференціяльної терміч-
ної і ґравіметричної аналіз (ДТГА). Термограми знімали за допо-
могою дериватографа Q-1500 фірми МОМ (Угорщина) з швидкіс-
тю нагрівання і охолодження 5 К/хв.
3. РЕЗУЛЬТАТИ І ОБГОВОРЕННЯ
На рисунку 1 наведено рентґенограми зразків мікрокристалічного
(а) та синтезованого нами нанорозмірного (б) йодиду срібла. Іденти-
фікація дифракційних максимумів одержаних рентґенограм вказує
на присутність в обох зразках гексагональної модифікації йодиду
срібла.
Відповідно до Шеррерової формули, розмір кристалітів визна-
чався за шириною напівмаксимумів дифракційних піків:
L = 0,89λ/Bcosθ,
де λ – довжина хвилі Рентґенового випромінення; В – константа,
визначена для конкретного дифракційного піка; θ – дифракційний
кут. Одержане значення розміру кристалітів для нанорозмірного
йодиду срібла складає 30 нм.
Данні термоґравіметричних досліджень зразків мікро- і наноро-
змірного йодиду срібла наведено на рис. 2.
З рисунку видно, що на термограмі мікродисперсного йодиду срі-
бла присутній ендотермічний пік з максимумом за температури
147°С, котрий відповідає α ↔ β фазовому переходу типу діелект-
рик—суперіонік (рис. 2, а). Для нанорозмірного йодиду срібла на
кривій ДТГА нагрівання (рис. 2, б) спостерігали зміщення піка на
5°С в область нижчих температур. Слід зазначити, що при нагрі-
ванні інтенсивність і форма піків для мікрокристалічного і наноро-
змірного AgI залишались подібними. В процесі охолодження (рис.
2, б) спостерігався зсув піка до 100°С, котрий відповідає фазовому
1116 І. М. МУДРАК, П. П. ГОРБИК, Р. В. МАЗУРЕНКО та ін.
переходу діелектрик—суперіонік. Окрім цього, за повторного нагрі-
вання зразків одержали відтворюваність даних результатів (темпе-
ратури і ширини фазового переходу).
На СЕМ-зображенні ультрадисперсного йодиду срібла (рис. 3) мо-
жна спостерігати, що зразок складається із окремих частинок розмі-
ром 200—300 нм. Форма частинок нанорозмірного йодиду срібла бли-
зька до сферичної, що може свідчити про їх аґреґаційне походження
Як відомо, мікродисперсний AgI характеризується розміром части-
нок 2—8 мкм, що мають форму подібну до прямокутного паралелепі-
педа із співвідношенням сторін 1:1:3 [14].
Зміну розміру і форми частинок йодиду срібла в даному випадку
можна пояснити специфічною поведінкою ПДАДМАХ у розчині,
що пов’язана з особливостями просторової орієнтації йонних груп
поліелектроліту. Завдяки наявності Кульонової взаємодії (відшто-
вхування однойменно заряджених груп у макромолекулі і притя-
гання протилежно заряджених йонів до макромолекулі поліелект-
роліту) поведінка розчинів лінійних поліелектролітів суттєво від-
ріжняється від поведінки як нейонних полімерів, так і низькомо-
лекулярних електролітів. А саме, завдяки силам електростатично-
го відштовхування між однойменно зарядженими йонними група-
ми макромолекуля поліелектроліту прагне розгорнутися і набути
більш асиметричної форми в порівнянні з формою статистичного
клубка, характерної для «незаряджених ланцюгів» [15]. Саме тому
поліелектролітам притаманна властивість специфічно зв’язувати
Рис. 1. Рентґенограми зразків мікрокристалічного (а) і нанорозмірного (б)
AgI.
ОДЕРЖАННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОРОЗМІРНОГО AgI 1117
йони протилежного знаку (утворення йонних пар між «заряджени-
ми» групами поліелектроліту і протилежними за знаком йонами).
Такі ефекти можуть бути пов’язані з особливостями будови йонних
груп поліелектролітів і гідратних оболонок протилежних за знаком
йонів. Відомо, що більшість поліелектролітів здатні створювати
стійкі комплекси як із багатозарядними йонами, так і йонами пе-
рехідних металів [16].
Автори [17] пояснюють процеси зміни форми і розміру частинок
на прикладі сульфату барію. Вони допускають, що молекулі полі-
електроліту можуть зв’язуватись із протилежно зарядженими йо-
нами кристалів і тим самим впливати на кінцеву морфологію час-
тинок. В досліджуваному випадку, вірогідно, йони хльору (Cl−)
ПДАДМАХ, взаємодіючи із частинками йодиду срібла, сповільню-
ють швидкість кристалізації і тим самим визначають форму і роз-
мір частинок.
Прояв таких властивостей як зміна температури фазового пере-
ходу нанорозмірного AgI можна пояснити з точки зору моделю ша-
ру просторового заряду [18], що має місце для матеріялів із розви-
неною поверхнею. Перехід йонів у кристалічній ґратниці з однієї
позиції в іншу може відбуватись як за вакансійним, так і міжвузло-
вим термічно активованим стрибковим механізмами [19]. При цьо-
му йон долає потенціяльний бар’єр, зумовлений взаємодією з ото-
чуючими йонами. Під час фазового переходу на межі між двома ро-
зупорядкованими частинками існує значна кількість зміщених із
своїх позицій йонів по відношенню до загального їх числа і, відпо-
відно, надлишкового вільного об’єму. Таким чином, границям час-
тинок притаманні як висока щільність дефектів, так і рухливість
а б
Рис. 2. Криві ДТА мікрокристалічного (а) і нанорозмірного (б) AgI.
1118 І. М. МУДРАК, П. П. ГОРБИК, Р. В. МАЗУРЕНКО та ін.
йонів, що забезпечує підвищену швидкість переміщення йонів.
У випадку нанорозмірного матеріялу частка площі міжфазних
меж частинок суттєво зростає і збільшується відносний вміст пове-
рхневих дефектів. Отже, енергія утворення наступних дефектів
зменшується [20], що може якісно впливати на зміну температури
фазового переходу (лявіноподібного утворення дефектів у всьому
об’ємі матеріялу).
4. ВИСНОВКИ
Методою осадження із розчину з використанням катіонного поліеле-
ктроліту ПДАДМАХ як аґента покриття опрацьовано технологію та
одержано ультрадисперсний AgI з розміром аґреґатів 200—300 нм та
характерним розміром первинних кристалітів 30 нм. Йодид срібла в
нанорозмірному стані порівняно із мікрокристалічним характеризу-
ється зниженою (на 47 К) температурою фазового переходу діелект-
рик—суперіонік, що дозволяє значно розширити межі його функціо-
нального застосування в електрохемічних пристроях нового поко-
ління.
ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. П. А. Возный, Л. В. Галушко, П. П. Горбик и др., Сверхпроводимость: фи-
зика, химия, техника, 5, № 8: 1478 (1992).
2. П. А. Возний, Л. В. Галушко, П. П. Горбик и др., ДАН Украины, 11: 55 (1991).
3. N. V. Abramov, M. V. Bakuntseva, M. A. Vasil’ev et al., Met. Phys. Adv. Techn.,
16: 1433 (1998).
4. П. А. Возный, П. П. Горбик, В. В. Левандовский и др., Функциональные
материалы, 2, № 1: 160 (1995).
5. П. О. Возний, П. П. Горбик, В. В. Дякин та ін., УФЖ, 40, № 6: 636 (1995).
а б
Рис. 3. СЕМ-зображення нанорозмірного AgI.
ОДЕРЖАННЯ ТА ВЛАСТИВОСТІ НАНОРОЗМІРНОГО AgI 1119
6. П. А. Возный, П. П. Горбик, В. В. Дякин и др., ДАН Украины, 12: 36 (1991).
7. М. В. Бакунцева, П. П. Горбик, О. В. Комащенко та ін., ДАН України, 12: 78
(1991).
8. C. G. Goltner and M. Antonietti, Adv. Mater., 9: 431 (1997).
9. S. Bai, J. Shieh, and T. Tseng, Mater. Chem. Phys., 41: 104 (1995).
10. C. G. Goltner, B. Berton, E. Kramer, and M. Antonietti, Chem. Comm., 21: 2287
(1998).
11. H. Colfen and M. Antonietti, Langmuir, 14: 582 (1998).
12. H. Colfen and Q. Limin, J. Chem. Eur., 7: 106 (2000).
13. Г. Брауер, Руководство по неорганическому синтезу (Москва: Наука: 1985).
14. М. В. Бакунцева, П. П. Горбик, В. В. Комащенко та ін., ДАН України, 12: 78
(1998).
15. Ч. Тенфорд, Физическая химия полимеров (Москва: 1965).
16. Polyelectrolytes and Their Applications (Eds. A. Rembaum and E. Selegny)
(Dordrecht—Boston: 1975).
17. P. V. Coveney, R. Davey, J. Griffin, H. Yan, J. D. Hamlin, S. Stackhouse, and
A. Whiting, J. Am. Chem. Soc., 122: 11557 (2000).
18. J. Maier, Prog. Solid State Chem., 23: 171 (1995).
19. P. Knauth and H. L. Tuller, J. Am. Ceram. Soc., 85: 1654 (2002).
20. Ю. Я. Гуревич, Суперионные проводники (Москва: Наука: 1992).
|