Получение и оптические свойства ультрадисперсий сульфида кадмия
Исследованы оптические свойства ультрадисперсий сульфида кадмия, полученного методом химического осаждения в водных растворах и в растворах обратных мицелл. Установлено смещение края полосы оптического поглощения при уменьшении размера данных частиц.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 10.05.2018 |
| Размер файла | 18,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
ПОЛУЧЕНИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА УЛЬТРАДИСПЕРСИЙ СУЛЬФИДА КАДМИЯ
Шубенкова Е.Г. 1, Мурашова А.О. 2
1 Кандидат химических наук, доцент,
2 магистрант, Омский государственный технический университет
Аннотация. Исследованы оптические свойства ультрадисперсий сульфида кадмия, полученного методом химического осаждения в водных растворах и в растворах обратных мицелл. Установлено смещение края полосы оптического поглощения в коротковолновую область при уменьшении размера частиц.
Ключевые слова: обратные мицеллы, полупроводниковые наночастицы, оптические свойства, ширина запрещенной зоны, фотокатализ
Shubenkova E.G., Murashova A.O.
Preparation and optical properties of ultradispersed cadmium sulfide
Abstract. The optical properties of aqueous dispersions and solutions of reverse micelles of cadmium sulfid are researched. Band gap and particle size of the synthesized samples are defined. The shift of the band edge optical absorption to shorter wavelengths with decreasing particle size is installed.
Keywords: reverse micelles, semiconductor nanoparticles, optical properties, band gap, photocatalysis.
Уникальные свойства наночастиц полупроводниковых материалов, возможности управления их зонной структурой и, таким образом, контролем оптических свойств делают их применение перспективным не только в оптоэлектронике, но и в газовом анализе и катализе [1-3].
В связи с этим возникает проблема создания материалов, содержащих наночастицы, обладающих воспроизводимыми свойствами. Для создания ультрадисперсий полупроводников с контролируемыми размерами частиц используют коллоидно-химические методы [4,5].
В данной работе исследованы оптические свойства ультрадисперсий сульфида кадмия, полученного методом химического осаждения в водных растворах и в растворах обратных мицелл.
Исследуемые системы получены на основе натриевой соли ди-2-этилгексилового эфира сульфоянтарной кислоты (АОТ) и n-гептана в качестве неполярной фазы при комнатной температуре. В качестве полярной фазы использовали воду и водные растворы солей CdCl2 (1,25-10,00 ммоль/л) и Na2S (0,1 моль/л), приготовленные на бидистиллированной воде. Размер капель эмульсии в методе мицеллярного синтеза регулировали изменением величины W=[Н2О]/[ПАВ].
Обратномицеллярные системы получали солюбилизацией водной фазы в растворе АОТ в н-гексане с концентрацией ПАВ 0,1 М. К определенному объему раствора АОТ прибавляли по каплям водные растворы солей в таком количестве, чтобы соотношение W=[Н2О]/[ПАВ] изменялось в интервале от 0,5 до 20.
Размер капель микроэмульсии определяли с помощью лазерного анализатора размера частиц SALD-2101«Shimadzu». В соответствии с результатами дисперсионного анализа приготовленные образцы представляют собой микроэмульсии с бидисперсным распределением частиц по размерам, образованные из агрегатов нанокапель, размеры которых определяются степенью гидратации (W=[Н2О]/[ПАВ]). Следует отметить, что с увеличением соотношения W=[Н2О]/[ПАВ] диаметр частиц микроэмульсии также увеличивается.
Для получения ультрадисперсии сульфида кадмия методом химического осаждения из водных растворов использовали соли CdCl2 (1,25 - 10,00 ммоль/л), и Na2S (0,1 моль/л). Выбор интервала концентраций исходных растворов осуществляли на основе результатов определения порога коагуляции оптическим методом. Для золя CdS порог коагуляции составляет 0,005 М.
Спектры пропускания водных дисперсий и обратномицеллярных систем регистрировали на спектрофотометре Specol 1500 в диапазоне длин волн л от 190 до 1100 нм в кварцевой кювете с толщиной слоя 1 см. В качестве образца сравнения использовали бидистиллированную воду. Ширину запрещенной зоны синтезированных образцов определяли по спектру поглощения, построенному в энергетической шкале [5]. Для расчёта Eg использовали участки спектра с заметным изменением пропускания в зависимости от длины волны л, т.е. участки от 270 до 600 нм, соответствующие энергиям фотонов от 2,07 до 4,59 эВ.
Поскольку ширина запрещённой зоны (Eg) является функцией коэффициента поглощения б, зависящего от оптической плотности образца, то построив график в координатах (б·Е)2 = f(Е) (Е - энергия фотона, эВ), можно вычислить Eg, используя следующее уравнение:
, (1)
ультрадисперсия сульфид кадмий
где б - коэффициент поглощения, Е - энергия фотона, эВ; А - коэффициент, не зависящий от частоты падающего излучения, Eg - ширина запрещённой зоны частиц. Радиус частиц определяли по методике в работе.
В работе ширину запрещённой зоны определяли как величину отрезка, отсекаемого на оси E касательной к линейной части экспериментальной кривой поглощения.
Анализ спектров пропускания водных дисперсий и обратномицеллярных систем сульфида кадмия показал, что с уменьшением концентрации исходных реагентов как в случае водных дисперсий, так и в случае обратномицеллярных систем край полосы поглощения смещается в коротковолновую область. Ширина запрещённой зоны частиц при этом увеличивается. Следует отметить, что в случае обратномицеллярных растворов сульфида кадмия край полосы поглощения смещен в коротковолновую область значительно сильнее, что указывает на меньшие размеры частиц синтезированных данным методом. Оценка среднего размера частиц показала, что при концентрациях растворов хлорида кадмия ниже пороговых, средний размер частиц CdS лежит в интервале от 7 до 22 нм.
Литература
1. Елисеев А.А. Функциональныенаноматериалы / А.А. Елисеев, А.В. Лукашин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2010. - 456 с.
2. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы / А.И. Гусев, А.А. Ремпель. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2000. - 224 с.
3. Ch.P. Poole, F.J. Owens, Introduction in nanotechnology, John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, New Jersey, 2003.
4. R.F. Khairutdinov, Chemistry of semiconductor nanoparticles,Russ. Chem. Rev. 67(2)(1998) 109-122.
5. S. V. Rempel, A. A. Razvodov, M. S. Nebogatikov, E. V. Shishkina,V. Ya. Shur, A. A. Rempel, Sizes and fluorescence of cadmium sulfide quantum dots, Physics of the Solid State 3(2013)55.
6. A. A. Rempel, N. S. Kozhevnikova, S. V. Rempel,Structure of cadmium sulfide nanoparticle micelle in aqueous solutions, Russian Chemical Bulletin 2(2013)62.
7. Gardeners S. I. Optical properties of the nanostructured lead sulfide films with cubic structure of the D03/type S.I.Sadovnikov, N. S. Kozhevnikova, A.I. Gusev/Fizika and the technician of semiconductors. - 2011. - T.45. - № 2. - S 1621-1632.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Оптические свойства материалов - белизна, яркость, степень отражения и поглощения. Кривые спектрального отражения различных видов бумаги. Способы повышения белизны целлюлозы и бумаги. Флуоресцентные оптические отбеливатели. Влияние красителей на белизну.
презентация [3,2 M], добавлен 23.10.2013Технологические этапы процесса извлечения кадмия из колошниковой пыли: рафинирование цинка, плавка цинковых и легкоплавких цинков и извлечение кадмия из установок для рафинирования цинка. Метод вакуумный дистилляции получения кадмия высокой частоты.
реферат [102,0 K], добавлен 11.10.2010Описание сапфира как драгоценного камня (минерала), его основные месторождения. Форма кристаллов, оптические свойства, физические свойства минерала. Выбор и применение ступенчатой – крестовой огранки, ее технология, расчеты углов наклона граней.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 08.04.2014Причины износа одежды. Прочность ткани при растяжении - один из важнейших показателей, характеризующих ее качество. Увеличение срока носки изделий. Физические и оптические свойства тканей. Проявление технических свойств ткани в процессе производства.
реферат [12,2 K], добавлен 08.06.2009Влияние условий осаждения на структуру, электрические и магнитные свойства пленок кобальта. Рентгеноструктурные исследования пленок кобальта. Влияние условий осаждения на морфологию поверхности и на толщину пленок. Затраты на амортизацию оборудования.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 24.07.2014Физические и физико-химические свойства пигментов для печатных красок. Диспергирование пигментов в масляной среде. Химический состав и оптические свойства пигментов. Разновидности пигментов и их структурные формулы. Поляризация рассеянного излучения.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 14.05.2014Теоретические основы осаждения взвеси. Закономерности процесса седиментации зернистой взвеси, определение гидравлической крупности частиц взвеси. Технологическое моделирование процесса осаждения методом подобия кривых выпадения взвеси для разных вод.
реферат [855,0 K], добавлен 09.03.2011Физико-химические свойства эпихлоргидрина. Перспективы использования эпихлоргидрина как сырья для глицерина. Способы получения этого химического вещества: методом гипохлорирования хлористого аллила, путем синтеза дегидрохлорированием дихлогидринов.
контрольная работа [165,0 K], добавлен 12.11.2015Влияние природы стабилизирующих добавок в совмещенном сенсактивирующем растворе на эффективность активации поверхности алмазного порошка, скорость осаждения и морфологию формирующегося на поверхности порошка ультрадисперсного композиционного покрытия.
реферат [1,2 M], добавлен 26.06.2010Химическое никелирование: металлов, пластмасс и неорганических диэлектриков. Химическое кобальтирование, меднение, осаждение драгоценных металлов, серебрение, золочение, платинирование. Оборудование для химического осаждения металлических покрытий.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 13.12.2007Теплофизические свойства алюмината магния и его химическая стойкость к агрессивным средам. Оптимальный технологический режим проведения реакции соосаждения гидрооксидов магния и алюминия. Внешний вид частиц порошка. Результаты триботехнических испытаний.
статья [187,7 K], добавлен 05.08.2013Общие закономерности строения композитных наноматериалов, их виды: на основе керамической, слоистой, металлической и полимерной матрицы. Механические, электрические, термические, оптические, электрохимические, каталитические свойства нанокомпозитов.
реферат [377,0 K], добавлен 19.05.2015Процесс вулканизации резины, ее общая характеристика. Классификация каучука, особенности его применения в России. Специфические свойства резин. Технология получения, методы воздействия на их свойства. Описание и свойства готовых резинотехнических изделий.
реферат [13,2 K], добавлен 28.12.2009Сущность "псевдоравновесного синтеза". Синтез веществ конгруэнтно растворимых с учетом диаграммы состояния тройных систем. Метод осаждения из газовой фазы. Окислительно-восстановительные реакции в растворах. Физико-химические методы очистки веществ.
контрольная работа [62,9 K], добавлен 07.01.2014Способ подготовки поверхности алюминиевых сплавов при получении оптически селективных покрытий. Закономерности формирования и оптические свойства оксидных покрытий на алюминиевых сплавах, полученных при поляризации переменным асимметричным током.
автореферат [634,9 K], добавлен 08.12.2011Построение модели получения двухволнового оксигемометра, в качестве которого используется отношение двух характеристических параметров, которые характеризуют оптические свойства среды в спектральном диапазоне, с возможностью наложения и снятия шумов.
дипломная работа [488,2 K], добавлен 13.08.2011Световод - посредник между передатчиком и приемником. Пропускная способность волоконных световодов. Оптические кабели, их конструкции и свойства. Преимущества и недостатки оптических световодов. Помехи. Длина оптической линии.
реферат [242,2 K], добавлен 16.09.2006Свойства и получение резинопластов. Механические свойства резинопластов. Свойства и структура термопластов, наполненных жесткими дисперсными наполнителями. Применение в качестве гидроизоляционных, кровельных материалов. Введение в полимер наполнителя.
реферат [31,1 K], добавлен 15.05.2015Явление ядерного магнитного резонанса, использование для спектрометрии. Преимущества и недостатки метода. Разработка оптического метода регистрации ЯМР для точного определения спектральных свойств кристаллов. Блок-схема импульсного спектрометра.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 16.02.2016Получение образцов системы Al-Cu-Fe с икосаэдрической симметрией методом твердофазного синтеза. Квазикристаллы, их открытие и применение, транспортные и термодинамические свойства. Модель двумерного кристалла. Технико-экономическое обоснование проекта.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 23.02.2013
