Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Исследование микроструктуры и состава модифицированных наночастицами серебра слоев диоксида олова

З.В. Шомахов1, С.С. Налимова2, Р.М. Калмыков1, К. Аубекеров2, В.А. Мошников2

1 ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
2 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.447

Оригинальная статья

Аннотация: Слои диоксида олова синтезированы гидротермальным методом из водного раствора SnF2 . Наночастицы серебра осаждены на поверхность полученных слоев методом фотовосстановления. Проведено исследование морфологии поверхности образцов методом атомно-силовой микроскопии. Размер наночастиц серебра зависит от концентрации раствора AgNO3, используемого для проведения реакции фотовосстановления. При синтезе из раствора с концентрацией 0,02 М размер полученных наночастиц составляет варьируется от 10 до 100 нм, при увеличении концентрации раствора в два раза размер наночастиц составляет порядка 100 нм. С помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии изучен состав поверхности слоев до и после осаждения наночастиц серебра. При выбранных условиях синтеза формируется слой диоксида олова без посторонних включений, и происходит осаждение металлического серебра. Химический сдвиг пиков олова и кислорода после осаждения наночастиц серебра свидетельствует об обмене электронами между оловом и серебром. Полученные слои представляют интерес для применения в области полупроводниковых адсорбционных газовых сенсоров.

Ключевые слова: диоксид олова, наночастицы серебра, газовые сенсоры, атомно- силовая микроскопия, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

  • Шомахов Замир Валериевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Налимова Светлана Сергеевна – к.ф.-м.н., доцент кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
  • Калмыков Рустам Мухамедович – к.ф.-м.н., доцент кафедры электроники и цифровых информационных технологий, ФГБОУ ВО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
  • Аубекеров Кирилл – магистрант кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
  • Мошников Вячеслав Алексеевич – д.ф.-м.н., профессор, профессор кафедры микро- и наноэлектроники, ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Ссылка на статью:

Шомахов, З.В. Исследование микроструктуры и состава модифицированных наночастицами серебра слоев диоксида олова / З.В. Шомахов, С.С. Налимова, Р.М. Калмыков, К.. Аубекеров, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 447-456. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.447.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Moshnikov, V.A. Hierarchical nanostructured semiconductor porous materials for gas sensors / V.A. Moshnikov, I.E. Gracheva, V.V. Kuznezov et al. // Journal of Non-Crystalline Solids. ‒ 2010. ‒ V. 356. ‒ P. 2020-2025. DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2010.06.030.
2. Bakin, A.S. SnO2 based gas sensitive sensor / A.S. Bakin, M.V. Bestaev, D.Tz. Dimitrov, et al. // Thin Solid Films. ‒ 1997. ‒ V. 296. ‒ I. 1-2. ‒ P. 168-171. DOI: 10.1016/S0040-6090(96)09345-5.
3. Dimitrov, D.Tz. Investigation of the electrical and ethanol-vapour sensing properties of the junctions based on ZnO nanostructured thin film doped with copper / D.Tz. Dimitrov, N.K. Nikolaev, K.I. Papazova et al. // Applied Surface Science. ‒ 2017. ‒ V. 392. ‒ P. 95-108. DOI: 10.1016/j.apsusc.2016.08.049.
4. Nalimova, S.S. Controlling surface functional composition and improving the gas-sensing properties of metal oxide sensors by electron beam processing / S.S. Nalimova, V.A. Moshnikov, S.V. Myakin // Glass Physics and Chemistry. −2016. − V. 42. − I. 6. − P. 597-601. DOI: 10.1134/S1087659616060171.
5. Bobkov, A.A. Study of gas-sensitive properties of zinc oxide nanorod array at room temperature / A.A. Bobkov, D.S. Mazing, A.A. Ryabko et al. // 2018 IEEE International conference on electrical engineering and photonics (EExPolytech), 22-23 October 2018, St. Petersburg, Russia. ‒ New York: IEEE, 2018. ‒ P. 219- 221. DOI: 10.1109/EExPolytech.2018.8564407.
6. Nalimova, S.S. Investigation of the vapor-sensitive properties of zinc oxide layers by impedance spectroscopy / S.S. Nalimova, I.E. Kononova, V.A. Moshnikov et al. // Bulgarian Chemical Communications. 2017. ‒ V. 49. ‒ № 1. ‒ P. 121-126.
7. Krasteva, L.K. Synthesis and characterization of nanostructured zinc oxide layers for sensor applications / L.K. Krasteva, D.T. Dimitrov D.Tz., K.I. Papazova et al. // Semiconductors. − 2013. − V. 47. – I. 4. – P. 586- 591. DOI: 10.1134/S1063782613040155.
8. Wang, M. A novel room temperature ethanol gas sensor based on 3D hierarchical flower-like TiO2 microstructures / M. Wang, Y. Zhu, D. Meng, K. Wang, C. Wang. // Materials Letters. ‒ 2020. ‒ V. 277. ‒ Art. № 128372. – 4 p. DOI: 10.1016/j.matlet.2020.128372.
9. Adilakshmi, G. Electron beam evaporated nanostructure WO3 films for gas sensor application / G. Adilakshmi, A. Sivasankar Reddy, P. Sreedhar Reddy, Ch. Seshendra Reddy // Materials Science and Engineering B. – 2021. – V. 273. – Art. № 115421. – 8 p. DOI: 10.1016/j.mseb.2021.115421.
10. Bhardwaj, N. Structural, optical and gas sensing properties of Ag–SnO2 plasmonic nanocomposite thin films / N. Bhardwaj, S. Mohapatra // Ceramics International. – 2016. – V. 42. – I. 15. – P. 17237-17242. DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.08.017.
11. Karpova, S.S. Surface functional composition and sensor properties of ZnO , Fe2O3, and ZnFe2O4 / S.S. Karpova, V.A. Moshnikov, S.V. Mjakin, E.S. Kolovangina // Semiconductors. ‒ 2013. ‒ V. 47. ‒ I. 3. ‒ P. 392-395. DOI: 10.1134/S1063782613030123.
12. Chen, X. Templating synthesis of SnO2 nanotubes loaded with Ag2O nanoparticles and their enhanced gas sensing properties / X. Chen, Z. Guo, W.-H. Xu et al. // Advanced Functional Materials. – 2011. – V. 21. – I. 11. – P. 2049–2056. DOI: 10.1002/adfm.201002701.
13. Wu,R.J. Ag@SnO2 core–shell material for use in fast-response ethanol sensor at room operating temperature / R.J. Wu, D.J. Lin, M.R. Yu, M.H. Chen, H.F. Lai // Sensors and Actuators B. – 2013. – V. 178. – P. 185-191. DOI: 10.1016/j.snb.2012.12.052.
14. Yao, Y. Ag nanoparticle-sensitized WO3 hollow nanosphere for localized surface plasmon enhanced gas sensors / Y. Yao, F. Ji, M. Yin et al. // ACS Applied Materials & Interfaces. – 2016. – V. 8. – I. 28. – P. 18165-18172. DOI: 10.1021/acsami.6b04692.
15. Tsai, Y.-T. High sensitivity of NO gas sensors based on novel Ag -doped ZnO nanoflowers enhanced with a UV light-emitting diode / Y.-T. Tsai, S.-J. Chang, L.-W. Ji et al. // ACS Omega. – 2018. – V. 3. – I. 10. – P. 13798-13807. DOI: 10.1021/acsomega.8b01882.
16. Zhang, Q. Visible light-assisted room temperature gas sensing with ZnO–Ag heterostructure nanoparticles / Q. Zhang, G. Xie, M. Xu et al. // Sensors and Actuators B. – 2018. – V. 259. – P. 269-281. DOI: 10.1016/j.snb.2017.12.052.
17. Babu, B. Bandgap tuning and XPS study of SnO2 quantum dots / B. Babu, I. Neelakanta Reddy, K. Yoo, D. Kim, J. Shim // Materials Letters. – 2018. – V. 221. – P. 211-215. DOI: 10.1016/j.matlet.2018.03.107.
18. Zhang, Z. Electrospun nanofibers of Zn–SnO2 heterojunction with high photocatalytic activity / Z. Zhang, C. Shao, X. Li et al. // Journal of Physical Chemistry C. – 2010. – V. 114. – I. 17. – P. 7920-7925. DOI: 10.1021/jp100262q.
19. Ansari, S. Visible light-driven photocatalytic and photoelectrochemical studies of Ag–SnO2 nanocomposites synthesized using an electrochemically active biofilm / S. Ansari, M. Khan, M. Ansari, J. Lee, M. Cho // RSC Advances. – 2014. – V. 4. – I. 49. – P. 26013-26021. DOI: 10.1039/C4RA03448A.
20. Babu, B. One pot synthesis of Ag–SnO2 quantum dots for highly enhanced sunlight-driven photocatalytic activity / B. Babu, M. Cho, C. Byon, J. Shim // Journal of Alloys and Compounds. – 2018. – V. 731. – P. 162- 171. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.10.011.
21. Nalimova, S.S. An X-ray photoelectron spectroscopy study of zinc stannate layer formation / S.S. Nalimova, Z.V. Shomakhov, V.A. Moshnikov et al. // Technical Physics. ‒ 2020. – V. 65. – I. 7. – P. 1087-1090. DOI: 10.1134/s1063784220070142.
22. Nalimova, S.S. Study of surface chemical composition of oxide nanostructures by X-ray photoelectron spectroscopy / S.S. Nalimova, A.A. Bobkov, A.A. Ryabko et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – V. 1658. – Art. № 012034. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1658/1/012034.
23. Шомахов, З.В. Анализ изменения состава поверхности при образовании наноструктур станната цинка / З.В. Шомахов, С.С. Налимова, З.Х. Калажоков, В.А. Мошников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – № 12. – С. 222-231. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.222.
24. Karpova, S.S. Study of the effect of the acid-base surface properties of ZnO , Fe2O3 , and ZnFe2O4 oxides on their gas sensitivity to ethanol vapor / S.S. Karpova, V.A. Moshnikov, A.I. Maksimov, S.V. Mjakin, N.E. Kazantseva // Semiconductors. ‒ 2013. ‒V. 47. ‒ I. 8. ‒ P. 1026-1030. DOI: 10.1134/S1063782613080095.
25. Xing, X. Highly sensitive formaldehyde gas sensor based on hierarchically porous Ag -loaded ZnO heterojunction nanocomposites / X. Xing, X. Xiao, L. Wang, Y. Wang // Sensors and Actuators B. – 2017. – V. 247. – P. 797-806. DOI: 10.1016/j.snb.2017.03.077.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒