Исследование процессов, протекающих при формировании раствора золя

УДК 539.217.5:546.28

Н.К. Плуготаренко, А.А. Вороной, Т.Н. Назарова

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ РАСТВОРА ЗОЛЯ Среди известных способов формирования оксидных пленок с требуемыми физико-химическими свойствами большой интерес вызывает золь-гель-метод, который позволяет контролировать микроструктуру получаемого материала и также обеспечивает гомогенное распределение модифицирующих добавок.

Свойства материалов, полученных золь-гель методом, во многом зависят от предыстории растворов золей, из которых их формируют. Для пленкообразующих растворов на основе тэтраэтоксисилана (ТЭОС) форма и размер полимерных структурных единиц золя определяются отношением констант скорости гидролиза ТЭОС и поликонденсации образующейся кремниевой кислоты. Быстрый гидролиз и медленная поликонденсация облегчает образование линейных полимеров. С другой стороны, медленный гидролиз и быстрая поликонденсация приводят к образованию крупных и разветвленных полимеров. Управление этими процессами производят изменением рН, температуры, введением добавок, как правило, нитратов или хлоридов металлов. При этом необходимо учитывать, что некоторые элементы, такие как алюминий, олово, свинец и др., способны к сополимеризации с диоксидом кремния.

В данной работе в исследуемые растворы ТЭОС вводили хлорид олова (IV), который является источником олова, обусловливающего газочувствительные свойства осаждаемых пленок. Для изучения кинетики процесса формирования раствора золя, использовался кондуктометрический метод. Концентрацию частиц золя отслеживали методом спектрофотометрии.

При добавлении SnCl4 значительно сокращается время созревания раствора (с 8 до 2,5 часов при нормальной температуре). Совместный процесс гидролиза замедляется при увеличении концентрации добавки. Наиболее

крупные частицы получены при соотношении КГидролиза/Кполиконденсации=3,5 для

раствора, созревшего при температуре 11 °С и молярном соотношении ТЭОС/ SnCl4=7. Стабильность золя не нарушена. Увеличение размера частиц золя приводит к увеличению пористости пленки, из них получаемой. Следовательно, при добавлении в пленкообразующий раствор хлорида олова (IV) возможно улучшение газочувствительных свойств пленки не только за счет присутствия оксида олова в них, но и за счет образования более развитой поверхности, по сравнению с пленкой, полученной из раствора без добавок.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Петров В.В., Копылова Н.Ф., Назарова Т.Н. Формирование тонких пленок состава SiOx(SnOy)Ag, чувствительных к сероводороду // В тез.докл. Междунар. науч. конф. «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск 13-18 октября 2002 г. Ставрополь: СевКавГТУ, с.93-95.