Автореферат (1150284)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиКочемировскаяСветлана ВалерьевнаНАНОСЛОИСТЫЕ КОМПОЗИТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕХАЛЬКОГЕНИДНОГО СТЕКЛА И ИОДИДА СЕРЕБРААВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степени кандидата химических наукспециальность 02.00.21 — химия твердого телаСанкт-Петербург 2017Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательномучреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургскийгосударственный университет»Научныйруководитель:доктор химических наук, профессорТверьянович Юрий Станиславович, заведующий кафедройлазерной химии и лазерного материаловедения Института химииФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственныйуниверситет»Официальныеоппоненты:доктор химических наук, профессорЕжовский Юрий Константинович, профессор кафедрыхимической нанотехнологии и материалов электронной техникиФГБОУВО "Санкт-Петербургский государственный технологическийинститут (технический университет)"доктор химических наук,Свиридов Сергей Иванович, ведущий научный сотрудниклаборатории кремнеорганических соединений и материалов ФГБУНОрдена Трудового Красного Знамени «Института химии силикатовимени И.В.

Гребенщикова РАН»Ведущаяорганизация:ФГАОУВО «Санкт-Петербургский политехническийуниверситет Петра Великого».Защита состоится 29 июня 2017 года в 11 часов на заседании диссертационногосовета Д. 212.232.41 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора икандидата наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу:199004, Санкт-Петербург, Средний проспект, д.41/43, Большая химическая аудитория.С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке им. А.М. Горького,Санкт-Петербургского государственного университета по адресу: 199034, СанктПетербург, Университетская наб., д. 7/9.Автореферат разослан «_____»_________________2017 г.Ученый секретарь диссертационного совета,кандидат химических наук, доцентС.М.

Шугуров2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. Разработка новых типов твердофазных ионных проводниковявляется одной из самых актуальных научных задач, направленных на созданиевысокоэффективных тонкоплёночных аккумуляторов, новых поколений топливныхэлементов, а также высокочувствительных электрохимических сенсоров дляаналитической химии.Известно много способов повышения вклада ионного переноса в твердых телах.По мере возрастания вклада ионной проводимости в общую проводимость, известныематериалы можно выстроить в следующую последовательность: кристаллы – ионныекристаллы – аморфные и стеклообразные материалы – композитные материалы –материалы на основе α-AgI.

Наиболее перспективным способом получениявысокопроводящих материалов на основе AgI является создание систем с доминирующиммежфазным взаимодействием.В настоящей работе исследована возможность использования механизмовмежфазного взаимодействия для создания суперионных проводников (СИП) путемсинтеза нанослоистого композитного материала на основе халькогенидного стекла и AgI,с максимально высокой величиной ионной проводимости. Изучена его структура иэлектрические свойства и предложено теоретическое объяснение наблюдаемым эффектам.Цель работы. Одним из основных направлений разработки суперионных твердыхэлектролитов является создание нанокомпозитных материалов. Обычно, онипредставляют собой неупорядоченную смесь нанодисперсных веществ.

Однакоморфология таких композитов не является оптимальной для получения сквознойпроводимости. Весь объем высокопроводящего компонента и, что важнее, межфазныхграниц, в нанокомпозите будет участвовать в сквозной проводимости, если нанокомпозитимеет слоистую структуру. Механизмы влияния межфазного взаимодействия на ионнуюпроводимость различны: это и взаимодиффузия компонентов фаз, и влияние друг на другаразличных кристаллических решеток и формирование различных дефектовкристаллических решеток. Для изучения всех этих факторов очень важно знатьориентацию, площадь и природу границ раздела фаз.

Это оказывается возможным вслучае нанослоистых структур.Возможным методом получения подобных структур является лазерная абляция.Помимо простоты и доступности, достоинства этого метода заключаются в том, чтоэлементный состав пленок, полученных лазерной абляцией, совпадает с элементнымсоставом мишени. При лазерном напылении не происходит полного разложения веществана отдельные ионы и атомы, что позволяет, в основном, сохранить ближний химическийпорядок.

Состав напыляемого вещества может быть изменен, практически мгновенно, врезультате переключения луча с одной мишени на другую. Толщина напыляемых слоевможет контролироваться в процессе напыления в результате счета числа импульсовлазера.Сочетание химических составов контактирующих слоев может бытьпроизвольным, а общее число наносимых слоев измеряться сотнями при толщинемногослойной пленки в несколько микрон.Таким образом, целью работы являлось получение с помощью лазерной абляциинанослоистых материалов на основе иодида серебра и халькогенидногосеребросодержащего стекла с максимально высокой, сопоставимой с суперионной,3величиной ионной проводимости. Проведение комплекса исследований по изучениюструктуры и свойств нанокомпозитного материала, роли межфазных взаимодействий.Научная новизна.

Получены халькогенидные стекла, сочетающиебольшуюконцентрацию AgI, высокие температуры размягчения и кристаллизационнуюустойчивость по отношению к гомогенной и гетерогенной кристаллизации при контакте сAgI.Впервые получен нанослоистый композит на основе AgI, параметрыэлектропроводности которого при комнатной температуре близки к параметрам αмодификации AgI.Показана возможность полностью управляемого синтеза композитных материалов,образованных чередующимися наноразмерными слоями различного состава и толщиныметодом лазерной абляции.Квантовохимическими расчетами показана возможность существования слоистойструктуры AgI, образованной слабо связанными между собой пакетами, состоящимикаждый из двух атомных плоскостей серебра внутри и двух атомных плоскостей йодаснаружиПрактическая значимость работы. Предложенный метод получения нанослоистыхтвердых электролитов может быть использован при разработке широкого кругакомпозитных СИП со сквозным переносом по межфазным границам, а, также, какэффективный подход к изучению межфазных взаимодействий.

Результаты работы имеютпрактическую значимость для микроэлектроники при разработке простой и доступнойтехнологии производства новых типов ячеек памяти на тонких пленках AgI.Композитный твердый электролит с предельно высокой ионной проводимостью прикомнатной температуре может найти применение в электроэнергетике в качествекомпонента ионисторов, а, также, при создании сенсоров для газового анализа..На защиту выносятся положения:1. Стехиометрические, нанокристаллические пленки разлагаемого светом AgI могутбыть получены лазерной абляцией с помощью эксимерного ультрафиолетовоголазера.2. Метод лазерной абляции является доступным и удобным методом для созданияширокого спектра таких информативных для изучения межфазных взаимодействийобъектов, как нанослоистые пленки.3.

Развитая межфaзная поверхность на границе раздела «халькогенидное стекло-AgI»приводит к высокой ионной проводимости нанокомпозитного материала,соизмеримой с СИП и превосходящей известные аналоги.4. Кватовохимические расчеты указывают на формирование вблизи границы фазыAgI слабо связанных друг с другом слоев, состоящих каждый из двух атомныхплоскостей серебра внутри и двух атомных плоскостей йода снаружи»4Личный вклад автора. Все результаты, приведенные в диссертации, получены авторомили при его непосредственном участии. Все исследованные стеклообразные икомпозитные материалы были синтезированы соискателем, он принимал участие впостановке общей цели и задач работы, проводил критический анализ литературныхданных.

Автор лично проводил измерения методами термического анализа. Готовилобразцы для терморентгенографии,энергодисперсионного анализа и электронноймикроскопии, а, также, для всех видов спектральных исследований, обрабатывалрезультаты, участвовал в обсуждении результатов и постановке задач дальнейшихисследований. Написание научных статей проводилось совместно с научнымруководителем и соавторами работ. Автором диссертации проводилась подготовкапечатных работ к публикации, представление их в редакции журналов и последующаяпереписка с рецензентами.

Автор принимал непосредственное участие в постановкезадачи для квантовомеханических расчетов и последующем анализе и обсуждении ихрезультатов.Диссертация соответствует паспорту специальности 02.00.21 - Химия твердого телав пунктах: 2 - Конструирование новых видов и типов твердофазных соединений иматериалов; 3 - Структура и свойства поверхности и границ раздела фаз; 4 - Квантовохимическое описание и предсказание строения и свойств твердофазных соединений икомпозицийСтепень достоверности результатов подтверждается использованием современноговысококлассного оборудования и приборов, широким спектром методов исследованияфизико-химических свойств веществ и материалов, методиками сбора и обработкиисходных данных.Основные результаты работы доложены и обсуждены на 12-й конференции смеждународным участием «Фундаментальные проблемы ионики твердого тела»(Черноголовка, 2014); 19-м международном симпозиуме "International Symposium on NonOxide and New Optical Glasses" (Jeju, Korea, 2014); 1-й междисциплинарной конференции«Современные решения для исследования природных, синтетических и биологическихматериалов» (Санкт-Петербург, 2014); 3-м международном симпозиуме "The 3rdInternational Symposium on Laser Interaction with Matter" (Nanjing, China, 2014); 28-ймеждународной конференции «Surface Modification Technologies XXVIII» (Tampere,Finland 2014); V научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодыхученых (с международным участием) «НЕДЕЛЯ НАУКИ-2015» (Санкт-Петербург, 2015);IX Международная конференция молодых ученых по химии „Mendeleev - 2015” (СанктПетербург, 2015); XIX Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии ианалитическим методам исследования твердых тел (г.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации