Рентгеновская спектроскопия квазиодномерных продуктов карбонизации поливинилиденфторида

• Автор: Чеботарев, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ

DOS - Density of States (плотность состояний)

МО - Molecular Orbitals (молекулярные орбитали)

NEXAFS - Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (спектроскопия тонкой структуры припорогового рентгеновского поглощения)

ДГФ - дегидрофторирование ПВДФ - Поливинилиденфторид РИ - Рентгеновское излучение

РФЭС - Рентгеновская Фотоэлектронная Спектроскопия СИ - Синхротронное излучение

УФЭС - Ультрафиолетовая Фотоэлектронная Спектроскопия

I. Обзор литературы

1. Свойства и методы синтеза одномерных углеродных материалов

1.1. Строение идеального карбина

1.2. Способы синтеза одномерного углерода
1.3. Радиационная карбонизация ПВДФ - новый метод синтеза карбина
1.4. Физико-химические свойства ПВДФ
2. Характеристика используемых спектроскопических методов
2.1. РФЭС
2.2.14ЕХАЕ8
3. Обзор основных экспериментальных и теоретических исследований эмиссионных свойств углеродных материалов
3.1. РФЭ спектры валентных электронов
3.2. Оже-спектры углерода, возбуждённые рентгеновским излучением
3.3. Модификация РФЭС ПВДФ при радиационном воздействии
3.4. Обзор КЕХАРБ-спектроскопии полимеров
4. Выводы по главе, постановка целей и задач исследования
II. Методика эксперимента
1. Характеристика используемого РФЭ спектрометра
1.1. Краткое техническое описание
1.2. Оценка погрешности измерений
2. Краткое описание установки для измерений ЫЕХАРБ
3. Используемые методики обработки спектров
3.1. Сглаживание спектров по методу наименьших квадратов
3.2. Вычитание фона вторичных электронов по методу Ширли
3.3. Методика устранения спектральных эффектов немонохроматичности РИ
3.4. Анализ спектральных линий сложной формы
3.4.1. Методы обратной свёртки
3.4.2. Эмпирическая подгонка
3.5. Достоверность экспериментальных РФЭС
III. Исследование радиационной карбонизаци ПВДФ
1. Измерение относительной концентрации фтора
1.1. Модификация спектров остовных электронов углерода
1.2. Компонентный анализ С75-спектров
1.3. Концентрация фтора, рассчитанная из соотношения интенсивностей различных групп фотоэлектронов
2. Анализ модификации валентной зоны карбонизующегося ПВДФ
3. Мониторинг оже-линии углерода
3.1. Изменение формы С КУУ спектров
3.2. Деконволюция оже-спектров углерода
3.3. Измерения пиковой интенсивности С КРУ линии
4. Модификация свободных состояний фтора в ПВДФ при воздействии СИ
4.1. Первичный анализ экспериментальных данных
4.2. Имитация ЫЕХАЕЗ спектров фтора ПВДФ
5. Влияние ионной бомбардировки на электронную структуру синтезированного карбиноидного материала
6. Выводы по главе
Основные результаты и выводы
Список публикаций по теме диссертации
Список цитированной литературы

Чистый углерод и содержащие его материалы служат объектами фундаментальных исследований и применяются в многочисленных технологических процессах. Уникальность физико-химических свойств углерода ставит его в ряд важнейших материалов, находящих применение в различных областях науки и техники. Твердый углерод в зависимости от структурной модификации обладает рядом исключительных свойств. Это химическая стойкость, высокая электро- и теплопроводность, механическая прочность, способность выдерживать температурные и радиационные удары. Традиционные области применения углерода - металлургическая и химическая промышленность, машиностроение и электротехника. В конце XX века к ним прибавились атомная энергетика, ракетостроение, электронная и радиотехническая отрасти. В этой ситуации резко возросла роль искусственных углеродных материалов.
В настоящее время перечень известных углеродных материалов существенно расширен. Например, это коксы и сажа, алмазоподобные пленки и стекловидный углерод, фуллерены и нанотрубки.
Актуальность работы. Одномерный (цепочечный) полимер оставался недостающим звеном в аллотропии углерода вплоть до 1960 года, когда в СССР в Институте элементоорганических соединений был выполнен успешный синтез третьей аллотропной формы углерода Ю.П. Кудрявцевым,
А.М. Сладковым, В.И. Касаточкиным и В.В. Коршаком [1, 2]. Новая форма была названа “карбин” от латинского сагЬопеит (углерод) с окончанием "ин", обозначающим ацетиленовую связь: (сагЬупе) - полииновая, или полиацетиленовая (-С=С-)П, и кумуленовая (=С=С=)П формы линейного углерода (совокупность цепочек углеродных атомов в состоянии ер-гибридизации) [1].

глубине. Фактически это означает, что метод определения химических сдвигов на основе отношения F/C может применяться, когда образец имеет достаточно однородный состав по глубине.
Другой интересный результат - отношение F/C всегда больше, когда вычислено из отношения С Is и F Is спектров, чем тогда, когда оно вычислено только из анализа формы СУя-линии. Этот факт говорит о том, что существует неоднородное распределение фтора по глубине.
Принимая предположения, что фторирование не изменяет число атомов углерода в единице объема пленки; и неоднородность концентрации монофторированных (Ст), дифторированных (Cd) и трифторированных атомов углерода (С,) по глубине (х) пропорционален ехр{-х/Г), где / -типичный размер фторированного слоя, можно найти:
F ! С =Лс+1 (3),
F/C(Cls)~ ЛР+1
где Ас я Ар - длины свободного пробега C/s и FIs фотоэлектронов, соответственно. Возрастание этой величины с увеличением глубины и времени облучения — доказательство формирования градиента концентрации фтора по глубине. С истощением фтора в приповерхностном слое, профиль концентрации становится более однородным и при больших временах облучения, характеризуется большим значением /.
3.4. Обзор NEXAFS-спектроскопии полимеров
В работе [105] изучались Cls и Ois спектры рентгеновского поглощения полиэтилено-терафталата (ПЭТФ). Эти результаты сравнивались с электронными спектрами потерь энергии (EELS) газовой фазы 1,4-диметил терафталата (мономер ПЭТФ).