📄Работа №129829
Тема: Синтез и изучение строения тонких мезопористых плёнок диоксида титана на кремнии, полученных методом золь-гель синтеза
Тип работы
Бакалаврская работа
Предмет
химия
Объем:
67 листов
Год:
2017
Просмотров:
67
4700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Введение..............................................................................................4
1. Литературный обзор...........................................................................5
1.1. Методы синтеза высокодисперсных оксидных материалов с заданной
структурой............................................................................................5
1.1.1. Золь-гель процессы..........................................................................7
1.1.2. Гидролиз алкоголятов металлов......................................................10
1.1.3. Гидролиз неорганических солей и комплексов титана..........................15
1.1.4. Темплатный синтез......................................................................18
1.1.5. Темплатный синтез мезопористого ..............................................21
1.1.6. Анодное окисление металлического титана........................................22
1.1.7. Нанесение покрытий на плоские подложки с помощью dip-coating..........25
1.2. Свойства ..................................................................................28
1.2.1. Кристаллическая структура ......................................................28
1.2.2. Термодинамическая стабильность полиморфных модификаций .........29
1.2.3. Полупроводниковые свойства ....................................................30
1.2.4. Применение мезопористого диоксида титана.....................................32
1.2.5. Заключение по литературному обзору...............................................36
2. Экспериментальная часть....................................................................38
2.1. Синтетические методы.....................................................................38
2.1.1. Исходные вещества.......................................................................38
2.1.2. Методика приготовления золя..........................................................38
2.2. Аналитические методы.....................................................................38
2.2.1. Рентгенофазовый анализ.................................................................38
2.2. 2. Растровая электронная микроскопия ................................................42
2.2.3. Измерение площади поверхности и пористости методом капиллярной
конденсации азота..................................................................................42
2.2.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия...................................44
2.2.5. Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия.............................45
3. Результаты и их обсуждение................................................................48
3.1. Синтез тонких мезопористых плёнок .............................................48
3.1.1. Проведение процесса dip-coating на кремнии..................................... 48
3.1.2. Подготовка кремниевой подложки...................................................48
3.1.3. Получения раствора золя.................................................................48
3.1.4. Получение покрытия на поверхности кремния методом dip-coating.....50
3.1.5. Получение ксерогелей....................................................................50
3.2. Исследование мезопористых плёнок ..............................................52
Выводы...............................................................................................63
Список использованной литературы..........................................................64
1. Литературный обзор...........................................................................5
1.1. Методы синтеза высокодисперсных оксидных материалов с заданной
структурой............................................................................................5
1.1.1. Золь-гель процессы..........................................................................7
1.1.2. Гидролиз алкоголятов металлов......................................................10
1.1.3. Гидролиз неорганических солей и комплексов титана..........................15
1.1.4. Темплатный синтез......................................................................18
1.1.5. Темплатный синтез мезопористого ..............................................21
1.1.6. Анодное окисление металлического титана........................................22
1.1.7. Нанесение покрытий на плоские подложки с помощью dip-coating..........25
1.2. Свойства ..................................................................................28
1.2.1. Кристаллическая структура ......................................................28
1.2.2. Термодинамическая стабильность полиморфных модификаций .........29
1.2.3. Полупроводниковые свойства ....................................................30
1.2.4. Применение мезопористого диоксида титана.....................................32
1.2.5. Заключение по литературному обзору...............................................36
2. Экспериментальная часть....................................................................38
2.1. Синтетические методы.....................................................................38
2.1.1. Исходные вещества.......................................................................38
2.1.2. Методика приготовления золя..........................................................38
2.2. Аналитические методы.....................................................................38
2.2.1. Рентгенофазовый анализ.................................................................38
2.2. 2. Растровая электронная микроскопия ................................................42
2.2.3. Измерение площади поверхности и пористости методом капиллярной
конденсации азота..................................................................................42
2.2.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия...................................44
2.2.5. Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия.............................45
3. Результаты и их обсуждение................................................................48
3.1. Синтез тонких мезопористых плёнок .............................................48
3.1.1. Проведение процесса dip-coating на кремнии..................................... 48
3.1.2. Подготовка кремниевой подложки...................................................48
3.1.3. Получения раствора золя.................................................................48
3.1.4. Получение покрытия на поверхности кремния методом dip-coating.....50
3.1.5. Получение ксерогелей....................................................................50
3.2. Исследование мезопористых плёнок ..............................................52
Выводы...............................................................................................63
Список использованной литературы..........................................................64
📖 Введение
Создание новых, а также улучшение характеристик уже существующих
материалов является важнейшей задачей материаловедения на сегодняшний день.
Возрастающий темп развития технологии и науки требует создания новых
материалов с высокими эксплуатационными свойствами, обладающими
уникальными физическими и химическими характеристиками.
На данный момент одним из наиболее востребованных перспективных
материалов является диоксид титана. Объясняется это прежде всего хорошим
сочетанием физических и химических свойств данного материала. Особый интерес
представляют наноструктурированные материалы на основе TiO₂ – тонкие плёнки
и наночастицы. Область практического применения TiO₂ очень широка. Диоксид
титана и материалы на его основе могут быть использованы в различных областях
науки и техники: от создания новых солнечных элементов до использования в
качестве фотокатализаторов при очистке сточных вод, от создания новых способов
доставки лекарств к больным клеткам до использования в качестве белого
пигмента при приготовлении высококачественных красок.
Существует большое количество способов получения наноразмерных частиц
диоксида титана, но самым удобным и часто используемым является золь-гель метод.
Изучение литературных источников показало, что систематического
исследования на выявление закономерностей концентрации и молекулярной массы
темплата полиэтиленгликоля на удельную площадь поверхности и распределение
пор по размерам не проводилось. В соответствии с этим в данной работе были
сформулирована следующая основная цель:
Синтез титанкислородных мезопористых пленок на поверхности кремния,
изучение влияния концентрации и молекулярной массы темплата (ПЭГ) на
строение плёнок, а также изучение их химического состава и строения.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Разработка методики получения плёнок TiO₂ с различным диаметром пор
с помощью золь-гель метода синтеза из изопропоксида титана.
2. Изучение влияния концентрации и молекулярной массы темплата на
распределение частиц по размерам и удельную площадь поверхности.
3. Исследование физико-химических свойства синтезированных плёнок
TiO₂ различными физико-химическими методами исследования.
Определение диаметра пор, толщины плёнки, химического состава и
кристаллического строения полученной плёнки с помощью методов
рентгенофазового анализа (РФА), рентгеновской фотоэлектронной
спектроскопией (РФЭС), энергодисперсионной рентгеновской
спектроскопией (ЭРС), растровой электронной микроскопии (РЭМ),
методом капиллярной конденсации азота.
материалов является важнейшей задачей материаловедения на сегодняшний день.
Возрастающий темп развития технологии и науки требует создания новых
материалов с высокими эксплуатационными свойствами, обладающими
уникальными физическими и химическими характеристиками.
На данный момент одним из наиболее востребованных перспективных
материалов является диоксид титана. Объясняется это прежде всего хорошим
сочетанием физических и химических свойств данного материала. Особый интерес
представляют наноструктурированные материалы на основе TiO₂ – тонкие плёнки
и наночастицы. Область практического применения TiO₂ очень широка. Диоксид
титана и материалы на его основе могут быть использованы в различных областях
науки и техники: от создания новых солнечных элементов до использования в
качестве фотокатализаторов при очистке сточных вод, от создания новых способов
доставки лекарств к больным клеткам до использования в качестве белого
пигмента при приготовлении высококачественных красок.
Существует большое количество способов получения наноразмерных частиц
диоксида титана, но самым удобным и часто используемым является золь-гель метод.
Изучение литературных источников показало, что систематического
исследования на выявление закономерностей концентрации и молекулярной массы
темплата полиэтиленгликоля на удельную площадь поверхности и распределение
пор по размерам не проводилось. В соответствии с этим в данной работе были
сформулирована следующая основная цель:
Синтез титанкислородных мезопористых пленок на поверхности кремния,
изучение влияния концентрации и молекулярной массы темплата (ПЭГ) на
строение плёнок, а также изучение их химического состава и строения.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
1. Разработка методики получения плёнок TiO₂ с различным диаметром пор
с помощью золь-гель метода синтеза из изопропоксида титана.
2. Изучение влияния концентрации и молекулярной массы темплата на
распределение частиц по размерам и удельную площадь поверхности.
3. Исследование физико-химических свойства синтезированных плёнок
TiO₂ различными физико-химическими методами исследования.
Определение диаметра пор, толщины плёнки, химического состава и
кристаллического строения полученной плёнки с помощью методов
рентгенофазового анализа (РФА), рентгеновской фотоэлектронной
спектроскопией (РФЭС), энергодисперсионной рентгеновской
спектроскопией (ЭРС), растровой электронной микроскопии (РЭМ),
методом капиллярной конденсации азота.
✅ Заключение
Выводы
1. Разработана методика получения плёнок TiO₂ на кремнии методом dip-
coatingc толщиной 200 ± 20 нм и со средним диаметром пор ~ 4 нм.
2. Установлено, что молярная концентрация ПЭГ не влияет на распределение
пор по размерам, но при этом влияет на удельную площадь поверхности
полученных ксерогелей TiO₂.
3. Cопоставление результатов измерения удельной площади поверхности
объёмного ксерогеля и микрофтографий (SEM) показывает сопоставимость
между удельной площадью поверхности объёмного ксерогеля TiO₂ и плёнки TiO₂.
4. На основании данных СЭМ показано, что поверхность покрытия TiO₂ имеет
шероховатость в диапазоне до 20 нм. Средний размер пор, определённый с
помощью СЭМ хорошо согласуется со средним размером пор,
определённым методом капиллярной конденсации азота.
1. Разработана методика получения плёнок TiO₂ на кремнии методом dip-
coatingc толщиной 200 ± 20 нм и со средним диаметром пор ~ 4 нм.
2. Установлено, что молярная концентрация ПЭГ не влияет на распределение
пор по размерам, но при этом влияет на удельную площадь поверхности
полученных ксерогелей TiO₂.
3. Cопоставление результатов измерения удельной площади поверхности
объёмного ксерогеля и микрофтографий (SEM) показывает сопоставимость
между удельной площадью поверхности объёмного ксерогеля TiO₂ и плёнки TiO₂.
4. На основании данных СЭМ показано, что поверхность покрытия TiO₂ имеет
шероховатость в диапазоне до 20 нм. Средний размер пор, определённый с
помощью СЭМ хорошо согласуется со средним размером пор,
определённым методом капиллярной конденсации азота.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.