Расчет области нестехиометрии нанокристаллических пленок оксида палладия (II)
Аннотация
Нанокристаллические пленки оксида палладия (II) синтезированы термическим оксидированием в атмосфере кислорода исходных ультрадисперсных слоев металлического палладия толщиной ~ 35 нм, полученных на подложках SiO2/Si (100) методом термической сублимации в высоком вакууме. Методом рентгенографического анализа установлено, что в процессе термооксидирования в атмосфере кислорода в интервале температуры T = 670–970 К значения параметров a и c тетрагональной решетки, а также объем элементарной ячейки нанокристаллических
пленок PdO монотонно увеличивается с ростом температуры, достигая максимальных значений при T = 950–970 К. При повышении температуры оксидирования T > 970 К обнаружено уменьшение параметров тетрагональной решетки и объема элементарной ячейки нанокристаллических пленок PdO. На основании анализа изменения отношения параметров c/a показано, что основной вклад в деформационные явления тетрагональной решетки обусловлен преимущественно увеличением элементарных трансляций по координатным осям OX и OY. В рамках допущения о существенной доли ионной составляющей химической связи в оксиде палладия (II) предложена
методика расчета протяженности области нестехиометрии нанокристаллических пленок PdO с использованием литературных данных о радиусах катиона Pd2+ и аниона O2- с учетом их координационного окружения. Результаты расчетов показали, что нанокристаллические пленки PdO, синтезированные при давлении кислорода ~ 105 кПа, характеризуются двусторонней областью гомогенности относительно стехиометрического соотношения компонентов. В области температуры T = 770–1070 К область гомогенности нанокристаллических пленок PdO характеризуется ретроградным солидусом.
Скачивания
Литература
Korotcenkov G. Handbook of gas sensor materials. Properties, fdvantages and shortcomings for applications.
Volume 1: Conventional approaches. New York, Heidelberg Dordrecht London: Springer, New York, NY; 2013. 442 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-7165-3
Yamazoe N. Toward innovations of gas sensor technology. Sensors and Actuators B. 2005;108: 2–14. https://doi.org/10.1016/j.snb.2004.12.075
Marikutsa A. V., Rumyantseva M. N., Gaskov A. M., Samoylov A. M. Nanocrystalline tin dioxide: Basics in relation with gas sensing phenomena. Part I. Physical and chemical properties and sensor signal formation. Inorganic Materials. 2015;51(13): 1329–1347. https://doi.org/10.1134/S002016851513004X
Marikutsa A. V., Rumyantseva M. N., Gaskov A. M., Samoylov A. M Nanocrystalline tin dioxide: Basics in relation with gas sensing phenomena. Part II. Activecenters and sensor behavior. Inorganic Materials. 2016;52(13): 1311–1338. https://doi.org/10.1134/S0020168516130045
Seiyama T., Kato A., Fujiishi K., Nagatani M. A new detector for gaseous components using semiconductive thin films. Analytical Chemistry. 1962;34(11): 1502–1503. https://doi.org/10.1021/ac60191a001
Korotcenkov G. Metal oxides for solid-state gas sensors: What determines our choice? Materials Science and Engineering: B. 2007;139(1): 1–23. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2007.01.044
Toda K., Furue R., Hayami S. Recent progress in applications of graphene oxide for gas sensing: A review. Analytica Chimica Acta. 2015;878: 43–53. https://doi.org/10.1016/J.ACA.2015.02.002
Chin Boon Ong, Law Yong Ng, Abdul Wahab Mohammad. A review of ZnO nanoparticles as solar photocatalysts: Synthesis, mechanisms and applications. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018;81: 536–551. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.08.020
Al-Hashem M., Akbar S., Morris P. Role of oxygen vacancies in nanostructured metal-oxide gas sensors: A Review. Sensors Actuators B. 2019;301: 126845.https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.126845
Kim H.-J., Lee J.-H. Highly sensitive and selectivegassensorsusingp-type oxide semiconductors: Overview. Sensors and Actuators B. 2014;192: 607–627. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.11.005
Ryabtsev S. V., Ievlev V. M., Samoylov A. M., Kuschev S. B., Soldatenko S. A. Microstructure and electrical properties of palladium oxide thin films for oxidizing gases detection. Thin Solid Films. 2017;636: 751-759. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2017.04.009
García-Serrano O., López-Rodríguez C., Andraca-Adame J. A., Romero-Paredes G., Pena-Sierra R. Growth and characterization of PdO films obtained by thermal oxidation of nanometric Pd films by electroless deposition technique. Materials Science and Engineering B. 2010;174(1-3): 273–278. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2010.03.064
Ryabtsev S. V., Shaposhnik A. V., Samoylov A. M., Sinelnikov A. A., Soldatenko S. A., Kushchev S. B., Ievlev V. M. Thin films of palladium oxide for gas sensors. Doklady Physical Chemistry. 2016;470(2): 158–161. https://doi.org/10.1134/s0012501616100055
Samoylov A., Ryabtsev S., Shaposhnik A., Kuschev S., Soldatenko S., Ievlev V. Palladium oxide thin film for oxidizing gases detecting. In: The 16-th International Meeting on Chemical Sensors IMCS 2016. Jeju, Jeju Island, Korea, July 10 – 13, 2016: Final Program & Absrtacts Book. Korea: 2016. 96 p.
Ryabtsev S. V., Iyevlev V. M., Samoylov A. M., Kuschev S. B., Soldatenko S. A. Real microstructure and electrical properties of palladium oxide thin films for oxidizing gases detecting. In: Science and Application of Thin Films, Conference & Exhibition (SATF-2016) Çeşme, Izmir, Turkey, September 19–23, 2016. Book of Abstract: Izmir Institute of Technology. Izmir: 2016.44 p.
Ievlev V. M., Ryabtsev S. V., Shaposhnik A. V., Samoylov A. M., Kuschev S. B., Sinelnikov A. A. Ultrathin films of palladium oxide for oxidizing gases detecting. Procedia Engineering. 2016;168: 1106-1109. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.11.357
Ievlev V. M., Ryabtsev S. V., Samoylov A. M., Shaposhnik A. V., Kuschev S. B., Sinelnikov A. A. Thin and ultrathin films of palladium oxide for oxidizing gases detection. Sensors and Actuators B. 2018;255 (2): 1335–1342. https://doi.org/10.1016/j.snb.2017.08.121
Samoylov A. M., Ryabtsev S. V., Popov V. N., Badica P. Palladium (II) oxide nanostructures as promising materials for gas sensors. In: Novel nanomaterials synthesis and applications. George Kyzas (ed.). UK, London: IntechOpen; 2018. pp. 211–229. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.72323
Diagrammy sostoyaniya dvoinykh metallicheskikh sistem: Spravochnik: v 3 tomakh [Phase diagrams of binary metal systems: Handbook: in 3 volumes]. Lyakishev N. P. (ed.) Moscow: Metallurgy Publ.; 1996–2000. (In Russ.)
Samoylov A. M., Ivkov S. A., Pelipenko D. I., Sharov M. K., Tsyganova V. O., Agapov B. L., Tutov E. A., Badica P. Structural changes in palladium nanofilms during thermal oxidation. Inorganic Materials. 2020;56(10): 1020–1026. https://doi.org/10.1134/S0020168520100131
Hammond C. The basics of crystallography and diffraction. Fourth edition. International Union of Crystallography. Oxford University Press; 2015. 519 p. https://doi.org/10.1093/acprof:oso/9780198738671.003.0009
ASTM JCPDS - International Centre for Diffraction Data. © 1987-2009. JCPDS-ICDD. Newtown Square, PA 19073. USA.
Grier D., McCarthy G., North Dakota. State University, Fargo, N. Dakota, USA, ICDD Grant-in-Aid, JCPDS-ICDD, 1991. Card no. 43-1024.
Kumar J., Saxena R. Formation of NaCl- and Cu2O-type oxides of platinum and palladium on carbon and alumina support films. Journal of the Less Common Metals. 1989; 147(1): 59-71.
https://doi.org/10.1016/0022-5088(89)90148-3
Wiberg, E., Wiberg, N., Holleman, A. F. Inorganic Chemistry. 1st English Edition. San Diego: Academic Press; Berlin: New York: De Gruyter; 2001. 1884 p.
Al-Hashem M., Akbar S., Morris P. Role of oxygen vacancies in nanostructured metal-oxide gas sensors: A Review. Sensors and Actuators B. 2019;301:126-154. https://doi.org/10.1016/j.snb.2019.126845
Ugay Ya. A. Neorganicheskaya khimiya [Inorganic chemistry]. Мoscow: Vysshaya shkola Publ.; 1989. 483 p. (In Russ.)
Greenwood N. N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements, 2nd Ed. Oxford: A division of Reed Educational
and Professional Publishing Ltd., 1998. 1341 p.
Goncharov E. G., Semenova G. V., Ugay Ya. A. Khimiya poluprovodnikov [Chemistry of semiconductors]. Voronezh: Voronezh State University Publ.; 1995.272 p. (In Russ.)
https://www.webelements.com/palladium/atom_sizes.html WebElements: The periodic table on the WWW [www.webelements.com] Copyright 1993-2018 Mark Winter [The University of Sheffield and Web Elements Ltd, UK]. All rights reserved.
Shannon R. D. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Crystallographica Section A.1976;32(5): 751-767. https://doi.org/10.1107/s0567739476001551
Emsley J. The elements. 3-d Edition. United Kingdom, Oxford: Clarendon Press; 1998. 298 p.
Copyright (c) 2021 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
