Пероксосоединения олова и сурьмы : синтез, строение и применение для получения наноматериалов

• Автор: Приходченко, Петр Валерьевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 238 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ХИМИЯ ВОДНО-ПЕРОКСИДНЫХ РАСТВОРОВ СОЕДИНЕНИЙ ОЛОВА(ГУ)

2. ГИДРОПЕРОКСОСТАННАТЫ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ

2Л. Синтез гексагидропероксостаннатов щелочных металлов

2.2. Строение гексагидропероксостаннатов щелочных металлов по данным спектральных и дифракционных методов исследования

2.3. Синтез и строение наночастиц олигомерного гидропероксостанната

3. ГИДРОКСО- И ГИДРОПЕРОКСОСОЕДИНЕНИЯ СУРЬМЫ(У)

3.1. Синтез и строение гидроксоантимонатов щелочных металлов

3.2. Синтез и строение пероксосоединений сурьмы(У)

4. МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ОЛОВА И/ИЛИ СУРЬМЫ ИЗ ПЕРОКСИДСОДЕРЖАЩИХ ПРЕКУРСОРОВ
5. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОРОДНЫХ СВЯЗЕЙ С УЧАСТИЕМ МОЛЕКУЛ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЕРОКСОГИДРАТАХ. МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
ПЕРОКСИДСОДЕРЖАЩЕГО ПРЕКУРСОРА С ПОВЕРХНОСТЬЮ ПОДЛОЖКИ
6. ПОЛУЧЕНИЕ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ОЛОВА И СУРЬМЫ И ОКСИДА ГРАФЕНА И ПРОДУКТОВ ИХ ВОССТАНОВЛЕНИЯ
6.1. Получение наноматериалов на основе оксидов олова и оксида графена и продуктов их восстановления
6.2. Получение наноматериалов на основе оксидов сурьмы и оксида графена и продуктов их восстановления
7. НАНОМАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ СУЛЬФИДОВ ОЛОВА И СУРЬМЫ И ВОССТАНОВЛЕННОГО ОКСИДА ГРАФЕНА
7.1. Наноматериалы на основе сульфида олова(ГУ) и восстановленного оксидаграфена
7.2. Наноматериалы на основе сульфида сурьмы(Ш) и восстановленного оксида графена
8. АНОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ВОССТАНОВЛЕННОГО ОКСИДА ГРАФЕНА И ОКСИДОВ ИЛИ СУЛЬФИДОВ ОЛОВА ИЛИ
СУРЬМЫ, ПОЛУЧЕННЫЕ "ПЕРОКСИДНЫМ" МЕТОДОМ, ДЛЯ ЛИТИЙ- И НАТРИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
8.1. Анодные материалы на основе восстановленного оксида графена и оксидов или сульфидов олова или сурьмы, полученные "пероксидным" методом, для литий-ионных аккумуляторов
8.1.1. Исследование материалов на основе восстановленного оксида графена и оксида олова в составе анодов в литий-ионных аккумуляторах

8.1.2. Исследование материалов на основе восстановленного оксида графена и сульфидов олова(ІУ) и сурьмы(Ш) в составе анодов в литий-ионных аккумуляторах
8.2. Анодные материалы на основе восстановленного оксида графена и сульфидов олова(ІУ) или сурьмы(Ш), полученные "пероксидным" методом, для натрий-ионных аккумуляторов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
Приложение А. Методики синтеза веществ и материалов
Приложение Б. Методики физико-химических исследований и оборудование
Приложение В. Кристаллические структуры пероксогидратов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
БЛАГОДАРНОСТИ

ВВЕДЕНИЕ
Наноматериалы на основе соединений олова и сурьмы представляют большой научный и практический интерес. Так, диоксид олова находит широкое применение в качестве электродного материала в солнечных батареях [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11], компонента в светоиспускающих диодах [12, 13, 14], жидкокристаллических дисплеях [15, 16, 17, 18], в транзисторах [19, 20] и так называемых «умных окнах» [21, 22, 23], а также является активным материалом в газовых сенсорах [24, 25, 26, 27, 28, 29]. Оксиды сурьмы используются в качестве ультрафиолетовых фильтров, ингибиторов пламени в составе пластиков и тканей [30, 31, 32, 33, 34]. Наиболее широко оксиды сурьмы применяются как допирующие агенты в составе допированного сурьмой диоксида олова [35, 36, 37, 38, 39] (antimony-doped tin oxide, АТО), обеспечивая хорошую проводимость данного материала. Среди наноматериалов, содержащих в своем составе соединения олова и сурьмы, значительную часть составляют композиты с наноразмерными покрытиями. В частности, в последний годы значительное число работ посвящено синтезу и исследованию свойств композиционных материалов, в которых диоксид олова образует тонкие пленки на поверхности частиц оксида графена. Данные материалы предлагается использовать в качестве перспективных материалов для литий- [40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48] и натрий-ионных аккумуляторов [49], конденсаторов [50, 51, 52], газовых сенсоров [53, 54, 55], и для решения других прикладных задач [56, 57, 58].
Наблюдается устойчивый интерес исследователей к материалам на основе диоксида олова: по данным системы Web of Science, число публикаций за 2012 год, посвященных диоксиду олова и наноматериалам на его основе, превысило 1000, причем более четверти этих статей описывает создание и исследование тонких пленок Sn02 (рис. 1).
В настоящее время для создания тонких пленок оксидов олова и/или сурьмы используются разнообразные методы синтеза, такие как

Атом рубидия в структуре Rb2Sn(00H)6 расположен на простой оси третьего порядка (рис. 11) и окружен шестью гидропероксогруппами, три из которых взаимодействуют с ним монодентатно и три - бидентатно, что отвечает координационному числу 9. Соответственно выделяются три группы расстояний Rb-O: 2.71(1), 2.76(2), и 2.88(2) А. Подробности рентгеноструктурного эксперимента и полученных результатов описаны в [151].
Хорошее качество кристалла Cs2Sn(00H)6 позволило локализовать атомы водорода в кристаллической структуре этого соединения. Положение атомов водорода Н(1) было найдено объективно из разностного синтеза Фурье и уточнено в изотропном приближении. Окончательное значение фактора расходимости составило R - 0.0120. Кристаллическая структура Cs2Sn(OOH)6 включает катионы цезия и анионы [Sn(OOH)6]2', лежащие на оси симметрии 3 порядка. Октаэдр [Sn(OOH)6]2" слегка искажен, углы cis-O-Sn-O изменяются в интервале 87.77(6)-92.23(6)° (рис. 12).
Все шесть гидропероксогрупп в анионе кристаллографически эквивалентны. Расстояние Sn-0 (2.075(1) Ä) незначительно больше соответствующего значения в гидроксостаннатах щелочных металлов M2Sn(OH)6 (2.060(1) А [159] и 2.068(1) А [158] для К, 2.074(4) А для Na [159], 2.039(2)-2.055(2) А [160] и 2.053(1)-2.075(1) А [161] для Li). Длина связи 0(1)-0(2) составляет 1.482(2) А, что на —0.02 А больше значения в кристаллических Н202 (1.461(3) А) [162], пергидрате мочевины (1.4573(8) Ä)[ 163]. Однако, расстояние 0-0 в анионе значительно короче аналогичных расстояний (1.50(1)-1.54(1) А) для пероксомостиковых соединений олова {[(SiMe3)2X]2Sn}(A2-02)y(w2-0)2-y (X = CH, N; у = 1, 2) [122]. Значение торсионного угла Sn-0(2)-0(l)-H составляет 96(2)°.
Для гексагидропероксостанната цезия не характерно формирование внутрианионных водородных связей. В кристалле анионы [Sn(OOH)6]2' участвуют в образовании трех акцепторных (0(2)**«Н-0(1)) и трех