Моделирование неавтономного фазообразования на поверхности неорганических и минеральных веществ

• Автор: Герасимов, Иван Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ФИЗИКА И ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ.

1.1. Кристаллическая структура и морфология кристаллов сульфидов.

1.2. Фазовые отношения в сульфидных системах

1.3. Общие закономерности роста тонких пленок на минеральных подложках.

1.4. Концепция неавтономных фаз НФ как основа физико химического анализа концентрирования микроэлементов и наночастиц поверхностью реальных кристаллов.

1.5. Заключение.

ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Туннельная и атомносиловая микроскопия

2.2. Электронная микроскопия и микрорентгеноспектральный анализ

2.3. Методы Ожеспектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии РФЭС
2.4 Методы численного моделирования физикохимических равновесий.
2.4.1. Основы теории вынужденных равновесий.
2.4.2. Физикохимическое моделирование. Компьютерная технология Селектор.
2.5. Получение тонких наноразмерных пленок методом магнетронного распыления металлических мишеней.
2.6. Выводы. ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА И МИКРОСТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ФАЗ НА МОНОКРИСТАЛЛАХ АРСЕНОПИРИТА И ХАЛЬКОПИРИТА.
3.1 Исследование поверхности исходных кристаллов подложки и
осажденных металлических плнок.
3.2. Физикохимическое моделирование образования поверхностных фаз
3.3. Исследование поверхностных фаз методами электронной микроскопии и РСМД.
3.4. Исследование поверхностных фаз методами сканирующей 2 зондовой микроскопии
3.5. Химический состав поверхностных фаз по данным РФЭС
3.6. Выводы 4 ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ НЕАВТОНОМНЫХ 5 ФАЗ НА МЕХАНИЗМЫ И ВЕЛИЧИНУ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ НЕСОВМЕСТИМЫХ С МИНЕРАЛЬНОЙ ПОДЛОЖКОЙ ПРИМЕСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.
4.1. Эффект концентрирования микропримеси Сс1 поверхностными 5 фазами на монокристаллах, гидротермально синтезированного пирротина Рс.х8.
4.2. Поведение наночастиц Аи в процессе образования поверхностных
неавтономных фаз.
4.3. Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК Л И ГЕРАТУ РЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Работа проведена в соответствии с планами НИР ИГХ СО РАИ и СО РАН, а также в рамках Междисциплинарных интеграционных проектов СО РАН Роль наночастиц в геологических процессах концентрации благородных металлов по экспериментальным и природным данным, и ОНЗ5. Формирование и свойства наноразмерных тонких пленок и поверхностных фаз в процессах минералообразования 1рбайкал Источники поступления в экосистему оз. Байкал и механизмы преобразования пылевых и аэрозольных частиц по данным изучения особенностей их структуры и химического состава, в которых соискатель участвовал в качестве исполнителя. ГЛАВА 1. ФИЗИКА И ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТИ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПРИМЕРЕ СУЛЬФИДНЫХ МИНЕРАЛОВ ЖЕЛЕЗА И МЕДИ. Кристаллическая структура и морфология кристаллов сульфидов. Сульфиды железа. В природе сульфиды железа встречаются в основном в виде моно и дисульфидов. Рею 5С, РецБ 6С, РеюЯц ПС кубический Ре4 грейгит. Разнообразие стехиометрических пирротиновых модификаций обусловлено процессом упорядочения вакансий в катионной подрешетке и они устойчивы в низкотемпературной области, ниже 0С. Полиморфные модификации Ре8г пирит и марказит составляют группу дисульфидов железа. Ниже рассматриваются некоторые физические свойства, кристаллохимические, структурные и морфологические особенности основных сульфидов железа. Изучение структурных особенностей и химического состояния Ре и Э в пиритах проводились разными методами 18, включая рентгеноструктурн ый анализ РСА, РФЭС, Оже, Мессбауэровскую, рентгеновскую абсорбционную, ИК и КРспектроскопии. Установлено, что различия в полупроводниковых и химических свойствах пирита зависят от элементного состава примесей. Область гомогенности узкая и составляет 0. Пирит образует кубические, кубооктаэдрические или пентагондодекаэдрические кристаллы лагунножелтого цвета с ярким металлическим блеском см. Часто пирит находится в виде кристаллических сростков и друз, сплошных зернистых масс, натечных агрегатов. Микротвердость по Викерсу составляет 3 кгмм2. Рис. Формы кристаллов пирита. А куб Б пеитагондодскаодр е 0 В та же форма в комбинации с кубом а 0 Г и Д октаэдр 1 с разной степенью развития раней пентагондодекаэдра 9. Эр ГИбр. Рис. Плотность состояний. Электронная структура внешних орбиталей пирита . Кристаллическая структура пирита относится к пространственной группе РаЗ с параметром решетки п0,5нм и 4. Кристаллическая решетка построена по типу решетки 1 рис. Рс2 занимают положения Ыа, а гантелеобразные 2 положения С1, и состоит из координационных октаэдров Ге. Расстояние между соседними атомами Ре в плоскости 0 0,2 нм, между атомами Э в дисульфидных группах 0, нм и между Ре2 и центром 2 0, нм 5. Железо II в пирите находится в низкоспиновом состоянии. Электронная структура пирита может быть представлена с позиций взаимодействия между молекулами Бр гибридизованными орбиталями атомов серы и атомами железа с расщепленными ЗсГсостояниями рис. Расщепление происходит под влиянием октаэдрического поля лигандов на е и ей уровни. Гэлектронов структура Е6ее 5. Верхняя часть валентной зоны пирита интенсивная узкая линия в фотоэлектронных спектрах образована в основном 2с орбиталями железа, нижний край зоны проводимости образован еБ состояниями рис. Гибридизация Б Зр состояний с ев состояниями ведет к понижению энергий валентной зоны и зоны проводимости. Кристаллическая структура марказита представлена на рис. Марказит относится к пространственной группе Рппт и имеет параметры решетки а 0. Ь 0. Октаэдр является координационным полиэдром для ионов железа Ре , тетраэдр для ионов серы Б1. Как и в структуре пирита, сера находится в виде дисульфид иона Изза деформации координационных полиэдров расстояния между катионами и анионами неэквивалентны в разных кристаллографических позициях. Расстояние Эй равно 0. Расстояние РеРе равно 0. Кратчайшие расстояния между Ре и 8 равны 0. Угол между ионной парой ЗБ и Ре равен в пирите . Рис. Сопоставление кристаллических структур марказита а и пирита б . У кристаллов марказита развиты в основном формы 0, 1, 0 и 0 рис.