Синтез и исследование функциональных свойств низкоразмерных наноструктур на основе оксидов титана и ванадия

• Автор: Григорьева, Анастасия Вадимовна
• Шифр специальности: 02.00.01, 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 195 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение.

2. Обзор литературы

2.1. Структура диоксида титана и титановых кислот

2.2. Особенности структуры производных оксида ванадия V

2.3. Механизмы формирования нанотубуленов

2.4. Основные способы получения нанотубуленов и наностержней оксидов ванадия и титана.

2.5. Поверхность нанострукгурированных оксидов Збметаллов.

2.6. Модифицирование поверхности нанотрубок

2.7. Основные достижения в практическом применении квазиодномерных наноструктур оксидов титана и ванадия.

2.7.1. Сенсорные свойства материалов.

2.7.2. Диоксид титана и пентаоксид ванадия в катализе
2.8. Заключение
3. Экспериментальная часть.
3.1. Синтез низкоразмерных наноструктур
3.1.1. Нанотрубки оксида ванадия.
3.1.2. Гель и ксерогель 5
3.1.3. Наностержни оксида ванадия
3.1.4. Нанотрубки оксида титана
3.1.5. Нанокристаллический диоксид титана
3.1.6. Наностержни оксида титана.
3.2. Нанесение металлических наночастиц
3.3. Методики микроструктурного и физикохимического анализа.
3.4. Методики сенсорных измерений
3.5. Методики каталитических измерений.
4. Обсуждение результатов
4.1. Особенности микроструктуры образцов.
4.1.1. Ксерогель оксида ванадия.
4.1.2. Нанотрубки оксида ванадия
4.1.3. Наностержни и наноленты оксида ванадия.
4.1.5. Нанокристаллический диоксид титана.
4.1.6. Нанотрубки диоксида титана.
4.1.7. Наностержни диоксида титана
4.1.8. Нанокомпозиты с металлическими наночастицами.
4.2. Структура и физикохимические свойства материалов
4.2.1. Рентгеновские методы анализа.
4.2.2. Спектроскопические методы анализа
4.2.2.1. Рентгеновская абсорбционная спектроскопия
4.2.2.2. Мессбауэровская спектроскопия и магнитные свойства.
4.2.2.3. ИК и КРспектроскопия.
4.2.3. Формирование квазиодномерных наноструктур
4.2.3.1. Нанотрубки оксида ванадия
4.2.3.2. Наностержни и наноленты
4.2.3.3. Нанотрубки диоксида титана.
4.2.3.4. Наностержни диоксида титана
4.2.4. Характеризация поверхности материалов
4.2.3. Термическая деградация материалов
4.3. Сенсорные свойства материалов
4.4. Каталитическая активность материалов.
5. Выводы.
6. Литература.
7. Приложения.
1. Введение
Актуальность


С целыо использования поляризации пучка образец был ориентирован иод различными углами относительно него. На Рис. РСПС, полученного для порошкообразной формы и для пленки ксерогеля, ориентированной нормально пучку и параллельно пучку. Данные спектры РСПС указывают на наличие существенной ориентации структурных фрагментов кссрогелсй лент относительно подложки. Рис. Экспериментальный квзвешенный сигнал РСПС около V Ккрая в двух взаимно перпендикулярных ориентациях пленки ксерогеля УгОб и порошкообразного образца . Схематичное представление расположения атомов в двойном слое ксерогеля. Локальное атомное упорядочение двух соприкасающихся вершинами квадратных пирамид УС5, взаимодействующих с перевернутой пирамидой УО второго слоя структуры . На Рис. З показано Фурьепрсобразованис спектра РСПС, ориентированного нормально вектору поляризации Е2. Вклад первой координационной сферы дает интенсивный пик, обозначенный буквой А. Дополнительную структуру В связывают с эффектами, вызванными многочастичным рассеянием на атомах второго слоя структуры позиции 2 и 3 на Рис. Длина связи V О1 была оценена как 1. А первая координационная сфера, расстояние V О2 , параллельное оси г, составило 2. А вторая координационная сфера. Расстояние 3. А третья координационная сфера было отнесено к расстоянию У Уз, ориентированному относитально оси г под углом . При такой ориентации образца атомы кислорода, лежащие в плоскости, нормальной оси г, могут давать лишь незначительный вклад в спектр. Анализ тонкой структуры полосы поглощении рентгеновского излучения подтверждает модель двуслойной структуры ксерогеля УгОб . Для третьей координационной сферы приведено рассчитанное координационное число . Таблица 3. Результаты анализа спектра РСПС. В скобках приведены погрешности . Расстояние, А 1. А2 0. Рис. З. Фурьетренсформанта спектра РСПС для образца ксерогеля У5, ориентированного нормально позитронному пучку . В работе приводится спектр РСПС для образцов катодного материала литиевого ХИТ на основе ксерогеля У5 после разрядки с различным процентным содержанием лития в структуре образующейся бронзы 1лхУ5. Синтез ксерогеля осуществлялся с использованием зольгель метода. На Рис. РСПС для образцов с х 0, х 0. Наиболее интенсивный пик А при 1. А был отнесен, как и авторами работы к первой координационной сфере, образуемой апикальным кислородом У0 связь. Пик В при 2. А был отнесен ко второй координационной сфере, образуемой атомами кислорода, находящимися в основании квадратной пирамиды. Максимум С на фурьепреобразованиях при 2. А был объяснен как координационная сфера, образуемая атомами ванадия их соседних ячеек. Я 1. А указывает на образование новой фазы. Рис. Фурьспреобразование спектра РСПС лигийванадиевой бронзы ixV5 для образцов с А х0, Б х0. В х1. Таблица 4. Основные изменения параметров локальной структуры ксерогеля при внедрении в структуру лития с образованием бронзы 1лхУ5 . Тип связи х 0 х 1. V0 1. А 1. V0 основание квадратной пирамиды 2. VV в слое 2. А 2. Авторами работы также было проведено исследование оптических спектров кссрогелсй ixV5 Показано, что внедрение в структуру лития приводит к голубому сдвигу спектра поглощения, что указывает на расщепление Зс1уровня. Было показано увеличение значения при внедрении лития, что является результатом восстановления ванадия. В работе 4 осуществлено исследование амбигслсй V25. ХИТ i i при циклировании в пределах 1. В ii. На Рис. Уг, определенная длина V О связи в разряженном катоде составила 1. А. Варьирование величины вклада первой координационной сферы V О в спектр показало многофазную природу структурного разупорядочениялокальной симметрии разряженного катода. Рис. Номера циклов указаны на рисунке 4. Анализ нефильтрованных фурьепреобразований Рис. Так после го цикла заряжения расстояние V О не восстанавливается до первоначального 1. А, а остается таким же, как для разряженного катода 1. А.
Е, эВ
х 3 х в я ей о о. Рис. Нормированный спектр ОСРС V К края для а разряженного и б заряженного катодного материала на основе амбигеля УгСОНгО. Номера циклов указаны на рис.