Исследование адсорбции оксида углерода (II) на компонентах системы ZnSe-CdTe методом ИК-спектроскопии МНПВО

Библиографический список

1. Пат. 2414430 РФ, МПК51 С02Б1/28 В0Ш0/16 Б0Ш0/20 Способ комплексной очистки сточных вод углеродминераль-ным сорбентом из сапропеля / Адеева Л. Н., Коваленко Т. А. ; заявитель и патентообладатель Омский гос. ун-т им. Ф. М. Достоевского. - № 2009144870/05 ; опубл. 20.03.2011, Бюл. № 8.

2. Адеева, Л. Н. Очистка воды от органических веществ и ионов металлов углеродминеральным сорбентом из сапропеля / Л. Н. Адеева, Т. А. Коваленко // Журнал прикладной химии. — 2012. — Т. 85, № 4. — С. 535 — 541.

3. ГОСТ 4453-74. Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный. — М. : Изд-во стандартов, 1978. — С. 3 — 5.

4. Новиков, Ю. В. Методы определения вредных веществ в воде водоемов / Ю. В. Новиков, К. О. Ласточкина, З. Н. Бол-дина. — М. : Медицина, 1981. — 376 с.

5. Коваленко, Т. А. Углеродминеральный сорбент из сапропеля для комплексной очистки сточных вод / Т. А. Коваленко, Л. Н. Адеева // Химия в интересах устойчивого развития. — 2010. — Т. 18, № 2. — С. 189—195.

6. Макарова, О. А. Экологическая оценка содержания тяжелых металлов в системе вода-почва-растение в прирусловой части поймы реки Иртыш : дис. ... канд. биолог. наук : 03.00.16 / Макарова Ольга Александровна. — Омск, 2009. — 113 с.

ДИДЕНКО Татьяна Александровна, кандидат химических наук, доцент кафедры неорганической химии.

БОГДАНОВА Александра Олеговна, студентка гр. ХХБ-301 химического факультета. Адрес для переписки: 644077, г. Омск, пр. Мира, 55а, Омский государственный университет им. Ф. М. Достоевского, химический факультет.

Статья поступила в редакцию 14.09.2015 г. © Т. А. Диденко, А. О. Богданова

УДК 541183 С. О. ПОДГОРНЫЙ

О. Т. ПОДГОРНАЯ Е. Д. СКУТИН

Омский государственный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ОКСИДА УГЛЕРОДА (II) НА КОМПОНЕНТАХ СИСТЕМЫ 2п5е-СаТе МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ МНПВО

Методом ИК-спектроскопии многократного нарушенного полного внутреннего отражения исследованы адсорбционные свойства порошков твердых растворов и бинарных соединений системы ZnSe—CdTe по отношению к оксиду углерода (II). Адсорбция СО протекает по донорно-акцепторному механизму с участием в качестве акцепторов поверхностных атомов. В случае CdTe и твердых растворов (ZnSe)I(CdTe)1-I стабилизация образующихся а-связей происходит за счет дативного взаимодействия.

Ключевые слова: полупроводники, твердый раствор, адсорбция, ИК-спектроскопия.

Получение и исследование многокомпонентных систем на основе алмазоподобных полупроводников является одним из перспективных направлений поиска материалов для современной техники, на-нотехники, сенсорной электроники, а также адсорбентов и катализаторов [1].

Настоящая работа продолжает цикл исследования физико-химических свойств поверхности компонентов одной из таких систем — 2пБе — С<ЗТе [2 — 5] и посвящена изучению ее адсорбционных свойств по отношению к оксиду углерода (II).

Объекты исследования представляли собой порошки 2пБе, С<ЗТе и твердых растворов (2п8е)х(С<ЗТе)1х (х = 0,5 —0,15), экспонированные

в атмосфере СО (Рн= 3 и 15 Па, Т = 298 К, г — 1 ч). Предварительно все образцы были подвергнуты термовакуумной обработке (Р =Ы0-5 Па,

1 J J 1 V остат '

Т=473 К) в течение 6 часов.

Экспонирование образцов в оксиде углерода приводит к появлению в ИК-спектрах МНПВО полос поглощения с частотами в области 2077 — 2180 см-1 (рис. 1, 2), которые могут быть отнесены к образованию карбонильных комплексов линейной структуры [6, 7].

Адсорбция оксида углерода на селениде цинка приводит к образованию а-комплекса за счет до-норно-акцепторного взаимодействия между заполненными а-орбиталями молекулы СО и вакантными

80.

Пропускание

1 2

Ъ

4

________________—

5

Волн, число

Рис. 1. ИК-спектры МНПВО поверхности компонентов системы 7пБе—СЭТе, содержащих 0 (5), 5 (4), 10 (3), 15 (2) и 100 (1) мол.% 7пБе, экспонированных

Рис. 2. ИК-спектры МНПВО поверхности компонентов системы 7пБе-СаТе, содержащих 0 (5), 5 (4), 10 (3), 15 (2) и 100 (1) мол.% 7пБе, экспонированных в СО при Рн=15 Па

в СО при Рн=3 Па

Таблица 1

Частоты валентных колебаний связи С-О адсорбированного оксида углерода

№ пп Состав, мол.% 2п8е Рн = 3 Па Рн—15 Па

УСО, см-1 Ду — V - V СО СО СО (газ)' см-1 ¥СО, см-1 Дv — V - V СО СО СО (газ)' см-1

1 0 2083 -60 2140 -3

2 5 2077 -66 2090 -53

2131 -12 2140 -3

2153 10 2161 18

3 10 2090 -53 2100 -43

2133 -10 2141 -2

2153 10 2158 15

4 15 2093 -50 2103 -40

2133 -10 2140 -3

2155 12 2160 17

5 100 2180 37 2180 37

((-орбиталями координационно-ненасыщенных поверхностных атомов цинка (положительное заряжение молекулы СО), что согласуется со смещением частоты валентных колебаний vСО в сторону высоких частот по сравнению с V газообразной молекулы (2143 см-1) [8].

При адсорбции СО на теллуриде кадмия и твердых растворах системы 2п8е-С((Те определенный вклад вносят дативные взаимодействия, что может быть объяснено, исходя из двойственной электронной природы молекул оксида углерода [9].

Согласно данным [1, 7, 8], в карбонильных комплексах металлов, наряду с донорно-акцеп-торным взаимодействием между заполненными а-орбиталями молекулы СО и вакантными ((-орбиталями поверхностных атомов металла, возникает п-дативная связь между ((-электронами металла и вакантными п*-орбиталями молекулы СО с захватом электронов из зоны проводимости и отрицательным заряжанием молекулы СО. Это проявляется в ее акцепторном действии

на поверхностную электропроводность, наряду с донорным влиянием а-связи.

Стабилизация а-связи за счет дативного взаимодействия обусловливает прочность карбонильных комплексов и приводит к смещению частоты валентных колебаний vСО в сторону низких частот по сравнению с V газообразной молекулы, наблюдаемое в ИК-спектрах [1, 8].

Как видно из представленных данных, снижение начального давления СО (Рн) приводит к уменьшению интенсивностей полос поглощений для всех образцов, что может быть связано с уменьшением количества адсорбированных молекул оксида углерода (II). (рис. 2). Также при понижении Р возрастает вклад п-дативной связи в случае С((Те и твердых растворов (2пБе)х(С(Те)1х, о чем свидетельствует большее смещение частоты валентных колебаний vСО в сторону низких частот (табл. 1).

С одной стороны, это указывает на большую прочность связи адсорбированных молекул СО

при низких давлениях, что, скорее всего, обусловлено адсорбцией на более активных центрах.

С другой стороны, с учетом двойственной электронной природы молекулы СО [1, 9], позволяет предположить ее преимущественно акцепторное влияние на поверхностную проводимость при низких давлениях и донорное — при относительно высоких.

Увеличение количества полос поглощения в ИК-спектрах твердых растворов по сравнению с бинарными компонентами, как и в [1], связано с присутствием на поверхности твердых растворов двух типов атомов А (2п и С<3). Согласно данным [8], частота колебаний vСО в карбонильных комплексах определяется природой и степенью окисления атомов металлов.

Заключение. Методом ИК-спектроскопии МНПВО изучены адсорбционные свойства компонентов полупроводниковой системы 2пБе — С<ЗТе по отношению к оксиду углерода (II). Выявлено образование поверхностных соединений типа карбонилов линейной структуры. В случае С<ЗТе и твердых растворов (2п8е)х(С<ЗТе)1х стабилизация образующихся а-связей происходит за счет дативного взаимодействия.

Библиографический список

1. Кировская, И. А. Твердые растворы бинарных и многокомпонентных полупроводниковых систем : моногр. / И. А. Кировская. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2010. - 400 с.

2. Кировская, И. А. Новые катализаторы окисления монооксида углерода / И. А. Кировская, С. О. Подгорный // Журнал физической химии. — 2012. — Т. 86, № 1. — С. 18-22.

3. Наноматериалы для сенсоров-датчиков на основе системы 2п8е — С^е. Адсорбционные и электрофизические исследования / И. А. Кировская, С. О. Подгорный [и др.] // Омский

научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. —

2012. — № 2 (110). — С. 52 — 56.

4. Адсорбционные свойства компонентов системы 2пЭе — С^е. Размерные эффекты / С. О. Подгорный [и др.] // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. —

2013. — № 3 (123). — С. 50 — 52.

5. Кислотно-основные свойства компонентов системы 2п8е — С^е / С. О. Подгорный [и др.] // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. — 2014. — № 3 (133). — С. 243 — 245.

6. Физика поверхности: колебательная спектроскопия ад-сорбатов / Под ред. Р. Уиллиса ; пер. с англ. — М. : Мир, 1984. — 248 с.

7. Литл, Л. Инфракрасные спектры адсорбированных молекул / Л. Литл ; под ред. В. И. Лыгина ; пер. с англ. — М. : Мир, 1969. — 514 с.

8. Давыдов, А. А. ИК-спектроскопия в химии поверхностных окислов / А. А. Давыдов. — Новосибирск : Наука, 1984. — 248 с.

9. Кировская, И. А. Поверхностные свойства алмазоподоб-ных полупроводников. Адсорбция газов / И. А. Кировская. — Иркутск : Изд-во Иркут. ун-та, 1984 . — 220 с.

ПОДГОРНЫЙ Станислав Олегович, кандидат химических наук, доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология».

ПОДГОРНАЯ Оксана Тарасовна, кандидат химических наук, доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология».

СКУТИН Евгений Дмитриевич, кандидат физико-математических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Химическая технология и биотехнология». Адрес для переписки: pso711@mail.ru

Статья поступила в редакцию 17.09.2015 г. © С. О. Подгорный, О. Т. Подгорная, Е. Д. Скутин

Книжная полка

543/Н72

Новгородцева, Л. В. Аналитическая химия : практикум / Л. В. Новгородцева. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2015. - 133 c. - ISBN 978-5-8149-1996-0.

В практикум включены теоретические сведения и лабораторные работы по следующим темам лекционного курса: гравиметрии, титриметрическому анализу, кондуктометрии, потенциометрии, хроматографии, фотоэлектроколориметрии. Для защиты лабораторных работ и закреплению теоретического материала предложены контрольные вопросы по дисциплине «Аналитическая химия».

Рекомендован для студентов, изучающих дисциплину «Аналитическая химия». Может быть использован студентами всех форм обучения.

544/К26

Карпова, Е. О. Оптические и фотокаталитические свойства новой многокомпонентной системы CdS-ZnTe : моногр. / Е.О. Карпова, И. Ю. Нагибина. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2015. - 129 с.

Изложены результаты выполненных авторами исследований объемных и поверхностных свойств бинарных алмазоподобных полупроводников и твердых растворов системы CdS — ZnTe (структуры, химического состава, кислотно-основных, адсорбционных, каталитических) с использованием современных методов, включая оптические и электроно-спектроскопические. Установлены закономерности изменения изученных свойств в зависимости от внешних условий, состава, взаимосвязь между ними; определена возможность практического применения результатов исследования.

Предназначена для аспирантов, магистрантов, студентов.