СИНТЕЗ ИЗ РАСТВОРОВ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОКСИДОВ МЕТАЛЛОВ Оксиды металлов Полупроводники (n- type) Eg >3.0 ev Оптическая прозрачность Легкость окисления /восстановления Амфотерные кислотно-основные свойства Стабильность на воздухе

Механизм газовой чувствительности полупроводниковых материалов

Предельно допустимые концентрации

4 Окислительно- восстановит. свойства CO, H 2, CH 4 Основания Льюиса: NH 3 H 2 S Летучие органические соединения: VOCs Газы восстановители Доноры электронов Газы окислители Акцепторы электронов: O 2, O 3, NO 2 Детектируемый газ Модификаторы: Благородные металлы: Pt, Pd, Ru, Rh, Au Оксиды металлов кислые.: V 2 O 5, MoO 3, WO 3 Оксиды металлов основные: Fe 2 O 3, In 2 O 3, La 2 O 3

MGas Фm (eV) PtH2H O2O CO0.18 C2H2C2H C2H4C2H Механизм сенсорной чувствительности кластеров платины Material Sci.& Engineering. 2002, v 21, J. Mater. Chem., 2002, v.12(4),

6 Распределение модификатора в наночастицах SnO 2

Влияние модификатора

88 Сигнал SnO 2 к СО падает с ростом размера кластера Pd J.C. Belmonte, 2005

BFTEM SnO 2 NiO SnO 2 nanoparticles Au Каталитические кластеры на поверхности SnO 2 SnO 2 NiO

10 Синтез нанокристаллических материалов для газовых сенсоров Микроструктура Размер кристаллита Размер пор Величина удельной поверхности Морфология Степень агломерации Химия поверхности : Природа активных центров Концентрация активных центров

Размерный эффект

Ограничения: минимальный размер

Методы синтеза наночастиц из растворов 1.Метод гидролиза неорганических солей; осаждения малорастворимых соединений (гидратов оксидов, основных карбонатов) 2.Методы коллоидной химии: золь – гель метод, криозоль-метод.

Исходные материалы для нанокомпозитов Соли Fe(NO 3 ) 3 In(NO 3 ) 3 La(NO 3 ) 3 VO 2 NO 3 (NH 4 )2Ce(NO 3 ) 6 Cu(AcO) 2 Co(AcO) 2 Ni(AcO) 2 Ru(acac) 3 Pd(acac) 2 (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 Na 10 H 2 W 12 O 42

15 Powders, Thick films. Wet Chemical methods SnCl 4 SnO 2 *xH 2 O gel SnO 2 *xH 2 O +FeO(OH) gel FeO(OH) gel N 2 H 4 *H 2 O NH 4 OH SnO 2 *xH 2 O*Fe(NO 3 ) 3 gel Annealing at 300, 500, and 700 C during 24h Fe(NO 3 ) 3 impregnation 100 o C drying Fe(NO 3 ) 3 N 2 H 4 *H 2 O 100 o C drying 100 o C drying

Влияние температуры отжига

параметры синтеза : 1.Состав и концентрация исходных растворов; 2.Температура осаждения; 3.рН осаждения; 4.Присутствие посторонних ионов – степень чистоты получаемого осадка; 5.Температурная обработка полученного осадка

Схема гидролиза мономер димер тупиковая форма ПГК агрегат осадок гидроксида Полиядерный гидроксокомплекс : (ПГК)

Старение α оловянной кислоты α - форма β-форма

Температурная дегидратация

21 Со-осаждение SnO 2 и M 2 O Концентрация катионов M n+ в насыщенных растворах в зависимости от pH. SnO 2 – Fe 2 O 3 –широкий диапазон SnO 2 – La 2 O 3, SnO 2 – MoO 3, and SnO 2 – V 2 O 5 ограничение по составу

Со-осаждение Sn 4 + Sb 5 + Sb 3 +

24 Эффект температуры : размер пор

25 Эффект температуры: Размер кристаллитов

Удельная поверхность нано-порошков SnO 2

27 Химия поверхности : кислотные центры SnO 2

Modification with FeModification with Mo

Получение материалов судельной поверхностью >100m 2 /g Темплатный синтез SiO2 молекулярные сита MCM 413,1 nm SBA ; 30 nm KIT 6 7 nm

Микросферы SnO2 : PMMA Microspheres, M. Egashira, Sensor &Actuator 2005

МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОЧАСТИЦ