Н.Б. Егоров

Томский политехнический университет

Синтез наноструктур Ag₂S-Ag ПРИ ФОТОЛИЗЕ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ тиосульфата серебра

Известно, что ультрадисперсные полупроводники могут использоваться как фотокатализаторы. Однако, не смотря на большое количество исследований проводимых в этой области, проблема создания фотокаталитических систем остается не решенной. Одним из подходов в решении этой проблемы является получение полупроводниковых нанокристаллических структур, имеющих участки, отличающиеся строением электронных уровней. Получение подобных наноструктур – достаточно сложная задача и требует многостадийного синтеза, состоящего в получении наночастиц с последующей модификацией их поверхности [1].

Использование для получения наночастиц фотохимического метода оправдано, уже тем, что благодаря простому регулированию интенсивности потока квантов электромагнитного излучения, способных быстро и эффективно вызывать реакции восстановления, можно легко осуществлять контроль за количеством и размером образующихся наночастиц.

В качестве исходных соединений для получения наночастиц металлов и халькогенидов фотохимическим методом можно использовать водные растворы тиосульфатов тяжелых металлов, при облучении которых УФ – излучением образуются металлы или сульфиды.

В данной работе показана возможность одностадийного получения наноструктуры Ag₂S-Ag при фотохимическом разложении водных растворов комплексного тиосульфата серебра (КТС).

Состав комплексного соединения соответствует формуле Na_2(x-1)[Ag(S₂O₃)_x], где количество лигандов х изменяется от двух до трех в зависимости от концентрации раствора и от мольного соотношения ионов свинца и тиосульфат - ионов при синтезе соединения [2].

Облучение водных растворов КТС ультрафиолетовым излучением приводит к образованию твердофазных окрашенных продуктов фотолиза. После облучения твердофазные продукты фотолиза отделяли центрифугированием. Процедуру получения осадка повторяли многократно до накопления продуктов фотолиза, достаточных для проведения рентгенофазового анализа.

Облучение раствора КТС проводили в химическом стакане диаметром 7,7 см, толщина слоя светочувствительного раствора при этом составляла не меньше 1 см, что обеспечивало полное поглощение потока излучения. В качестве источника излучения использовали ртутную лампу высокого давления с нефильтрованным излучением. Облучение проводили в течение 30 мин.

Рентгенограмму осадка, полученного в результате фотолиза, записывали на дифрактометре ДРОН – 3 со скоростью 4 град/мин (CuK_a-излучение). Растворы светочувствительного соединения получали смешением 0,1 М растворов нитрата серебра и тиосульфата натрия в объемном соотношении 1:3. Результаты рентгенофазового анализа осадка представлены на рис. 1.

Рис. 1. Рентгенограмма осадка, полученного при фотолизе водных растворов КТС. Крестиками обозначены рефлексы, относящиеся к серебру. Кружками – к сульфиду серебра.

Рис. 2. Частицы, образующиеся в течение 5 мин облучения раствора комплексного тиосульфата серебра

Проведенные рентгенографические исследования показали, что полученный в результате фотолиза осадок содержит отражения, включающие основные рефлексы сульфида серебра и металлического серебра. Образующийся сульфид серебра имеет структуру акантита.

Размеры зерен сульфида серебра и металлического серебра, определенные по результатам измерения областей когерентного рассеяния, составляют в среднем для сульфида серебра 25 нм и для серебра 200 нм.

Данные рентгенофазового анализа подтверждаются результатами электронной микроскопии. Образующиеся в процессе фотолиза частицы серебра имеют наноразмер (рис. 2). Электронномикроскопические исследования проводились на электронном микроскопе JEM-100CXII (JEOL, Japan) с использованием сеток с формваровой пленкой-подложкой.

Литература

[1] Khairutdinov R. // Russ. Chem. Rev. 1998. v. 67, № 2. p. 125-139.

[2] Тудоряну К.И., Мигаль П.К., Долгиер В.Т. // Журн. неорг. химии. 1982. Т.27. Вып. 6. С. 1450-1454.