Особенности механизма формирования морфологии пленок алюмосиликата на подложке
А.И. Горшков, Е.Н. Грибанов
ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.701
Краткое сообщение
Аннотация: Методом атомно-силовой микроскопии систематически изучены особенности формирования морфологии тонких пленок алюмосиликатов, полученных электрохимически на поверхности алюминиевой подложки из водных растворов силиката натрия и гидроксида натрия. Показано влияние напряжения на форму и характерные размеры элементов поверхности пленок алюмосиликата. Для пленок, синтезированных при более низком напряжении (8 В), характерна аморфная поверхность, состоящая из глобул, размер которых колеблется от 500 нм до 2,5 мкм, для образцов, полученных при более высоком напряжении (более 16 В) в качестве структурных элементов выступают параллелепипеды с линейными размерами 150-250 нм. Установлено, что на первом этапе синтеза происходит травление поверхности алюминиевого анода, а образующиеся ячейки выступают в качестве пор, в которых формируется фаза алюмосиликата. Сделано предположение о формирования пленок по пути автокаталитического зародышеобразования, прямой зависимости скорости формирования кристаллической фазы от напряжения, при котором проведен синтез.
Ключевые слова: синтетические алюмосиликаты, механизм роста, тонкие пленки, морфология поверхности, электрохимический синтез
- Горшков Александр Игоревич – старший преподаватель кафедры химии, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева»
- Грибанов Евгений Николаевич – к.х.н., доцент, заведующий кафедрой химии, ФГБОУ ВО «Орловский государственный университет им. И.С. Тургенева»
Ссылка на статью:
Горшков, А.И. Особенности механизма формирования морфологии пленок алюмосиликата на подложке / А.И. Горшков, Е.Н. Грибанов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 701-707. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.701.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Subotic´, B. Theoretical and practical aspects of zeolite crystal growth / B. Subotic´, J. Bronic´ // In: Handbook of Zeolite Science and Technology. – Boca Raton: CRC Press, 2003. – Ch. 5. – 105 p.
2. Hasegawa, Y. Permeation behavior during the catalytic oxidation of CO in a Pt-loaded Y-type zeolite membrane / Y. Hasegawa, K.-I. Sotowa, K. Kusakabe // Chemical Engineering Science. – 2003. – V. 58. – I. 13. – P. 2797-2803. DOI: 10.1016/S0009-2509(03)00134-9.
3. Ma, Y.C. Catalytic behavior of dimethyl ether vapor-phase carbonylation over modified mordenite zeolite / Y.C. Ma, Z.N. Liu, D.J. Wang et al. // Journal of Molecular Catalysis. – 2014. – V. 28. – I. 5. – P. 460-465.
4. Wen, D. Comparative sorption kinetic studies of ammonium onto zeolite / D. Wen, Y.-S. Ho, X. Tang // Journal of Hazardous Materials. – 2006. – V. 133. – I. 1-3. – P. 252-256. DOI: 10.1016/j.jhazmat.2005.10.020.
5. Ohgushi, T. Cation distribution in K,H-L zeolite prepared through ion-exchange with TMA ion / T. Ohgushi, T. Matsuo, H. Satoh, T. Matsumoto // Microporous and Mesoporous Materials. – 2009. – V. 117. – I. 1-2. – P. 472-477. DOI: 10.1016/j.micromeso.2008.07.038.
6. So, S.J. Photoluminescence of ZnO in metal ion exchanged zeolite Y / S.J. So, H.J. Kim, C.S. Han et al. // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. – 2011. – V. 11. – I. 1. – P. 847-850. DOI: 10.1166/jnn.2011.3234.
7. Nunes-Pereira, J. Microporous membranes of NaY zeolite/poly(vinylidene fluoride- trifluoroethylene) for Li-ion battery separators / J. Nunes-Pereira, A.C. Lopes, C.M. Costa et al. // Journal of Electroanalytical Chemistry. – 2013. – V. 689. – P. 223-232. DOI: 10.1016/j.jelechem.2012.10.030.
8. Murthy, Z.V.P. Application of β-zeolite, zeolite Y, and mordenite as adsorbents to remove mercury from aqueous solutions / Z.V.P. Murthy, P.A. Parikh, N.B. Patel // Journal of Dispersion Science and Technology. – 2013. – V. 34. – I. 6. – P. 747-755. DOI: 10.1080/01932691.2012.685839.
9. Wu, J. Efficient elimination of organic contaminants with novel and stable zeolite@MOF layer adsorbents / J. Wu, Y. Zhu, K. Xue et al. // Particuology. – 2021. – V. 58. – P. 74-84. DOI: 10.1016/j.partic.2021.01.014.
10. Elkartehi, M.E. LDH nanocubes synthesized with zeolite templates and their high performance as adsorbents / M.E. Elkartehi, R. Mahmoud, N. Shehata et al. // Nanomaterials. – 2021. – V. 11. – I. 12. – Art. № 3315. – 19 p. DOI: 10.3390/nano11123315.
11. Deng, Z. Pulsed laser deposition of zeolite NaX thin films on silica fibers / Z. Deng, K.J. Balkus // Microporous and Mesoporous Materials. – 2002. – V. 56. – I. 1. – P. 47-53. DOI: 10.1016/S1387-1811(02)00440-7.
12. Li, Q. Photochemical template removal and spatial patterning of zeolite MFI thin films using UV/ozone treatment / Q. Li, M.L. Amweg, C.K. Yee et al. // Microporous and Mesoporous Materials. – 2005. – V. 87. – I. 1. – P. 45-51. DOI: 10.1016/j.micromeso.2005.07.048.
13. Hao, J.-N. Hybrid polymer thin films with a lanthanide-zeolite A host-guest system: coordination bonding assembly and photo-integration / J.-N. Hao, B. Yan // New Journal of Chemistry. – 2014. – V. 38. – I. 8. – P. 3540-3547. DOI: 10.1039/c4nj00466c.
14. Bosnar, S. Influence of anions on the kinetics of zeolite A crystallization: A population balance analysis / S. Bosnar, T. Antonić-Jelić, J. Bronić et al. // Journal of Crystal Growth. – 2004. – V. 267. – I. 1-2. – P. 270-282. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2004.03.040.
15. Kol'tsova, T.N. Zeolites mutinatie, terranovatie, and boggsite: Structure-composition relationship / T.N. Kol'tsova // Inorganic Materials. – 2006. – V. 42. – I. 6. – P. 658-664. DOI: 10.1134/S002016850606015X.
16. Ribeiro, F.R. Structure-activity relationship in zeolites / F.R. Ribeiro, F. Alvarez, C. Henriques et al. // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. – 1995. – V. 96. – I. 3. – P. 245-270. DOI: 10.1016/1381-1169(94)00058-1.
17. Gao, X. State of acidic center and acidity of dealuminated HY zeolites investigated by solid-state NMR spectroscopy / X. Gao, Y. Zhang, L. Lu et al. // Acta Petroleum Sinica (Petroleum Processing). – 2012. – V. 28. – I. 2. – P. 180-187. DOI: 10.3969/j.issn.1001-8719.2012.02.003.
18. Choi, J. Fabrication of monodomain porous alumina using nanoimprint lithography and its applications: Doctoral thesis / Choi Jinsub. – Halle (Saale): Universitäts und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt, 2004. – 109 p.DOI: 10.25673/3398.
19. Jacobs, P.A. Evidence for X-ray-amorphous zeolites / P.A. Jacobs, E.G. Derouane, J. Weitkamp // Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. – 1981. – I. 12. – P. 591-593. DOI: 10.1039/C39810000591.
20. Gribanov, E.N. On the synthesis and morphology and formation peculiarities of an alumosilicate film on a substrate / E.N. Gribanov, A.I. Gorshkov, Y.V. Khripunov et al. // Journal of Surface Investigation: X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2021. – V. 15. – I. 1. – P. 16-23. DOI: 10.1134/S1027451021010079.