Влияние морфологии и структуры поверхности на газсорбирующиe свойства нанокомпозитных материалов Si02Cu0x: исследования рентгеноспектральными методами

摘要

Нанокомпозитные тонкие пленки SiO_2CuO_x, были синтезированы золь-гель методом при осаждении из растворов, содержащих 1,3,5,7mass.% меди. Исследования морфологии поверхности методом сканирующей электронной микроскопии показали, что изменение концентрации меди в исходном растворе влияет на размер и количество образующихся кратерообразных пор в аморфной матрице диоксида кремния, а также на локализацию кристаллитов меди на поверхности пленок. По результатам исследований методами рентгеновской спектроскопии поглощения (XANES) и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS) было установлено, что структура кристаллитов формируется, в основном, двухвалентным оксидом меди (СuО), однако при увеличении концентрации меди в исходном растворе, наблюдается систематический рост содержания Сu_2О. Кроме того, при 1 и 7 mass% меди в поверхностных слоях вероятно образование нескольких двухвалентных оксидов меди (Cu(OH)_2, CuO, CuSiO_3), что приводит к ухудшению газочувствительных характеристик материала. Установлено, что оптимальный набор параметров (наличие пор, локализация кристаллитов, фазовый состав меди в кристаллитах) для лучших газочувствительных характеристик композитных пленок SiO_2CuO_x формируется при 3 и 5 mass% меди в исходном растворе. Работа выполнена при финансовой поддержке проектной части государственного задания Министерства образования и науки РФ (проект № 11.2432.2014/К) и в рамках двусторонней программы ?РоссийскоГерманская лаборатория Bessy".