Химия и химические технологии/ 7. Неорганическая химия

к.х.н. Меркушкин А.О., к.т.н. Обручиков А.В.

Российский Химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Россия

Влияние сенсибилизации поверхности на морфологию пленок серебра, осаждаемых из раствора

В настоящее время для улавливания летучих форм радиоиода на предприятиях атомной отрасли широко применяются йодные серебросодержащие сорбенты, получаемые нанесением одной из химических форм серебра на пористую инертную матрицу. Нанесение серебра обычно проводится пропиткой носителя раствором AgNO₃ с последующим высушиванием (например, сорбенты марки «Силоксид») [1]. При этом серебро не образует непрерывной плёнки, а выделяется в виде отдельных кристаллов AgNO₃, что обуславливает низкую степень использования поверхности сорбента. Это также приводит к существенному перерасходу серебра, что приводит к увеличению стоимости таких сорбентов.

Настоящая работа посвящена исследованию альтернативного способа нанесения соединений серебра, включающего в себя стадию химического восстановления металла с получением равномерного тонкого слоя серебра на поверхности инертного носителя.

Перед химическим нанесением серебра поверхность, как правило, подвергается сенсибилизации, которая заключается в обработке растворами солей некоторых металлов в низших степенях окисления (например, Sn(II), Ti(III)) [2]. Считается, что ионы металлов, адсорбируясь на поверхности, выступают центрами роста частиц серебра, что позволяет получить более прочное и равномерное покрытие.

Целью данной работы было электронно-микроскопическое исследование образцов керамики на основе оксида алюминия после химического восстановления серебра в разных условиях.

Образцы керамики перед нанесением серебра кипятили в 10% растворе NaOH с целью удаления органических загрязнений с поверхности (обезжиривание). Часть отмытых от щёлочи образцов помещали на несколько минут в 0.5% раствор SnCl₂ для сенсибилизации поверхности, после чего промывали дистиллированной водой.

Нанесение металлического серебра на подготовленную поверхность керамики проводили химическим восстановлением аммиачного комплекса серебра глюкозой. Для этого образцы керамики помещали в стеклянные стаканы с раствором, содержащим AgNO₃ и NH₄NO₃, куда затем при перемешивании последовательно добавляли рассчитанное количество растворов NaOH и глюкозы. Цвет раствора при этом менялся от прозрачного до соломенно-жёлтого и даже до тёмно-коричневого. Реакция завершалась в течение нескольких минут с образованием зеркальной плёнки серебра на стенках стакана и слоя серебра на поверхности керамики.

Важно отметить, что в стаканах с керамикой, не обработанной раствором хлорида олова (II), по окончании реакции наблюдалось значительное количество осадка мелкодисперсного металлического серебра, восстановившегося в объёме раствора. Это свидетельствует о меньшем содержании серебра на поверхности носителя при прочих равных условиях.

Рис. 1. СЭМ-изображения сенсибилизированной поверхности керамики c нанесённым серебром при увеличениях 10000x (слева) и 30000x (справа)

Рис. 2. СЭМ-изображения поверхности керамики c нанесённым серебром без предварительной сенсибилизации при увеличениях 10000x (слева) и 30000x (справа)

На рисунках 1, 2 представлены изображения поверхности керамики после нанесения серебра, полученные с помощью электронного микроскопа. Видно, что образец, обработанный SnCl₂, покрыт слоем восстановившегося серебра более равномерно. Слой состоит из плотно упакованных частиц Ag сферической формы с размером 50-70 нм. Слой серебра, образовавшийся на несенсибилизированной поверхности, более рыхлый, представлен разрозненными частицами с размерами 100-150 нм.

Таким образом, можно заключить, что предварительная сенсибилизация поверхности носителя для серебросодержащего сорбента позволяет увеличить плотность покрытия и, вероятно, повысить его прочность за счет лучшего сцепления частиц между собой.

Литература

1. Патент RU 2288514 C1. Сорбент для улавливания радиоактивного иода из газовой фазы. Ровный С.И., Пятин Н.П., Истомин И.А.

2. Мелащенко Н.Ф. Гальванические покрытия диэлектриков. Минск: «Беларусь», 1987 г. 176 С.