Ю.Д. Третьяков - Микро- и наномир современных материалов (975562), страница 10
Текст из файла (страница 10)
В последние годы большойинтереспроявляетсякгибриднымматериалам на основе оксида ванадия в связис их потенциальным применением в качествекаталитических,сенсорныхиэлектрохимических систем. Одними изнаиболееперспективныхпроизводныхоксидов ванадия (V) и (IV) являютсянанотрубкигибридныенеорганоорганическиематериалы,содержащиемолекулярный темплат. Их исследованиепривело к развитию нового направленияхимии материалов на основе оксидов ванадияи существенному повышению интереса к этойсистеме.Основныеработывэтомнаправлениисвязаныспопыткамиинтеркаляциивструктуруванадийкислородныхнанотрубокразличныхорганических производных, в том числепроводящихполимеров,атакженеорганических катионов с целью разработкипрототипов вторичных источников токанового поколения, обладающих рекорднойудельной емкостью.
Нанотрубки оксидаванадия всегда являются многостенными, чтосвязано с особенностью процесса ихформирования.Например,продуктгидротермальной обработки смеси оксидаванадия с длинноцепочечным аминомпредставляет собой скрученные V – O – слои,которые очень часто остаются незамкнутыми.Формасеченийтакихобразованийасимметрична, расстояния между соседнимислоямимогутдостаточносильноварьироваться, обычно увеличиваясь отвнутренней к внешней стенке.
МоделистроениястенокVOx-нанотрубокпредставляют их как два слоя тетрагональныхпирамид VO5, ориентированных вершинами впротивоположныестороны,которыесоединены между собой тетраэдрами VO4.Все доступные на сегодняшний день типынанотрубок VOx сочетают в себе какконцентрическизамкнутые,такизакручивающиесянаподобиесвиткаэлементы.Одиночныйслойобразуетвнутреннюю часть трубки, тогда как внешняяповерхность обычно переходит в завиток издвух слоев, между которыми находятсямолекулы органических веществ.Д.М.Иткис, А.В.Григорьева, Е.А.ГудилинФото: А.Г.Вересов, А.В.Гаршев, А.В.КнотькоЛитератураД.В.Перышков,А.В.Григорьева,Д.А.Семененко, Е.А.Гудилин, В.В.Волков,К.А.Дембо,Ю.Д.Третьяков,Влияниепредыстории получения на упорядочениеструктурныхэлементовксерогелейпентоксида ванадия, ДАН, 2006, т.406, н.1,с.9-13.60«Мумия жидкого кристалла».
Микроструктура пленки ксерогеля пентоксидаванадия, синтезированного пропусканием водного раствора метаванадатааммония через катион-обменную смолу в H-форме (вверху), гидролизом эфираванадила VO(C4H9tO)3 (внизу) и высушиванием при комнатной температуре.61Высокая степень упорядочения в пленках, полученных конденсацией в водныхрастворах, связана с тем, что при подкислении растворов ванадий становитсяшестикоординированным, при этом одна из молекул воды находится напротивкороткой двойной связи V=O.
Вследствие этого рост цепей происходитпреимущественно в плоскости эквивалентных OH-групп. На поверхности пленоквидны частично упорядоченные удлиненные, сильно анизотропные частицы,близкие по размерам “лентам” геля оксида ванадия. Механизм гидролизаалкоксидов ванадия(V) связан с образованием разветвленной «сети», состоящейиз олигомеров оксида ванадия с большим количеством алкоксидных групп.
Такиепленки образованы хаотически перепутанными нитевидными частицами.«Нанотрубчатые лапы ванадий - оксидной сороконожки». Исследованиенанотрубок оксида ванадия (ВНТ) с помощью просвечивающей электронноймикроскопии. На микрофотографиях ПЭМ ВНТ видна слоистая структура.Темным линиям соответствуют V–O –слои, светлым – межслоевые пространства.В центре нанотрубки имеется узкая полость диаметром около 25 нм.aб62«Правая» сторона стенки трубки на микрофотографии образована слоями,расположенными на эквидистантных расстояниях, соответствующих 2 – 3 нм.Противоположная стенка ВНТ (на рисунке слева) образована слоями V-O,расстояния между которыми в несколько раз больше, чем в первом случае.Толщина «правой» стенки нанотрубки составляет около 400 нм.Отдельные ВНТ образуют агрегаты («жгуты») большого диаметра.Геометрические размеры (длина, толщина), структура (количество слоев,межплоскостные расстояния, толщина стенок и внутренний диаметр) отдельныхВНТ в такой связке могут быть различны, что связано со сложной природойвзаимодействий при гидротермальном синтезе.63Системы и люди64Кафедра неорганической химии химфака МГУ65Центр коллективного пользования (ЦКП)На ФНМ МГУ совместно с кафедрой неорганической химии Химического факультета МГУфункционирует отделение Центра коллективного пользования МГУ “Технологии полученияновых наноструктурированных материалов и их комплексное исследование”.
Центр оснащенсамым современным оборудованием, предназначенном для решения широкого спектраисследовательских задач. Микроскопическое оборудование: просвечивающий электронныймикроскоп JEM-2000 FXII (JEOL); сканирующий электронный микроскоп высокого разрешенияSupra 50VP (LEO) с системой микроанализа INCA Energy+ (Oxford); металлографическиймикроскоп Eclipse 600pol (Nikon); Инверсионный оптический микроскоп METAM РВ-21(ЛОМО).
Рентгеновское оборудование: порошковый дифрактометр STADI P STOE;монокристальный дифрактометр CAD-4 (ENRAF); порошковая камера-монохроматор FR-552(ENRAF-NONIUS). Электрофизические измерения: установка для измерения температурнойзависимости сопротивления материалов; установка для измеpения комплексной магнитнойвоспpиимчивости SCC (APD Cryogenics); весы Фарадея; электрохимическая системапотенциостатSolartron1287/анализаторчастотSolartron1255B(Solartron).Термоаналитическое оборудование: комплекс дифференциально-термического (ДТА) итермогравиметрического (ТГА) анализа Diamond TG/DTA (Perkin-Elmer); дериватографы итермоанализаторы (Perkin-Elmer TG7, DSC STA-409, Pyris Diamond). Спектроскопическоеоборудование: УФ-видимый спектрофотометр Lambda 35 (Perkin-Elmer); ИК-спектрофотометрSpectrum One (Perkin-Elmer); люминесцентный спектрометр LS 55 (Perkin-Elmer).
Массспектрометрическое оборудование: масс-анализатор ионов и нейтральных частиц INA-3(LEYBOLD-HERAUS); лазерный масс-спектрометер LAMMA-1000 (LEYBOLD-HERAUS).Анализатор поверхности NOVA 4200е (QUANTACHROME INSTR., USA). Прочееоборудование: лазерный анализатор частиц Analyzitte 22 (FRITCH); сублиматоры (USIFROIDSMH-15); установка для распылительной сушки (BUCHI-190); шаровые мельницы планетарноготипа (FRITCH Pulverizette Series); прессы для холодного/теплого (до 250-500 °C) прессования(CARVER); трубчатые и камерные печи различных конструкций до 1200-1650°C.
Центробладает необходимыми средствами вычислительной техники (19 нодовый кластер “Beowulf”на основе двухпроцессорных 2,2 ГГц Intel Xeon нод) и современным программнымобеспечением. В рамках сотрудничества с институтами РАН имеется возможность проводитьисследования растворов и твердых фаз на ЯМР спектрометре MSL-300 (Bruker), исследоватьпленочные наноматериалы с помощью атомно-силовой и магнитно-силовой микроскопии,проводить изучение по деполяризации и малоугловому рассеянию нейтронов.
В рамкахсовместных работ с компанией INNOVENT Jena, возможно проводить исследования на SQUIDмагнетометре Criogenics S 600, просвечивающим электронном микроскопе высокогоразрешения JEM-4000 (JEOL), XPS-спектрометре и установке ядерного гамма-резонанса.66Авторы образцов и фотографий: Е.А.Гудилин, А.Г.Вересов, А.В.Гаршев,А.В.Лукашин,А.А.Елисеев,А.С.Синицкий,А.Е.Чеканова,Д.М.Иткис,А.В.Григорьева, Д.В.Семененко, М.Г.Козлова. Синтез и анализ образцов проведенна ФНМ МГУ и Химфаке МГУ с использованием оборудования ЦентраКоллективного Пользования (ЦКП МГУ), а также в сотрудничестве с SRL ISTEC(Япония), ACCESS e.V., INNOVENT e.V.
(Германия).Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку Российскому ФондуФундаментальных Исследований (РФФИ), Федеральной Целевой НаучноТехническойПрограммеРФ(ФЦНТП),INTAS,ПрограммеМеждисциплинарных Проектов МГУ им.М.В.Ломоносова и лично РекторуМГУ акад. В.А.Садовничему. 119992, Москва, Ленинские горы, Химфак МГУ, каф. неорг. химии,лаб.неорг.материаловедения,goodilin@inorg.chem.msu.ru,fmg.inorg.chem.msu.ru, тел. (095)-939-47-29, факс (095)-939-09-9867Идея, подбор материала и оформление: Е.А.Гудилин, редакторскаяправка: акад. Ю.Д.Третьяков, фотография обложки: Ю.Г.Метлин,фотография форзаца: Е.А.Гудилин, goodilin@inorg.chem.msu.ru119992, Москва, Ленинские горы, Химфак МГУ, каф. неорг.
химии, лаб.неорг. материаловедения, fmg.inorg.chem.msu.ru, www.hsms.msu.ruтел. (095)-939-47-29факс (095)-939-09-9868.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
