Гидрофильные коллоидные частицы CdS: синтез, механизм стабилизации, спектральные, оптические и фотокаталитические свойства

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом химической конденсации получены гидрофильные коллоидные частицы сульфида кадмия CdS. Для формирования гидрофильной оболочки использован подход, основанный на образовании мицеллоподобной структуры вокруг наночастиц CdS за счет формирования поверхностными атомами кадмия устойчивых комплексонатов с анионами этилендиаминтетрауксусной кислоты. Изучен механизм агрегативной устойчивости наночастиц CdS в водных растворах. Исследованы оптические, спектральные и фотокаталические свойства как наноструктурированных порошков, агломерированных из гидрофобных наночастиц CdS, так и изолированных гидрофильных наночастиц CdS в коллоидном растворе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. С. Кожевникова

Институт химии твердого тела УрО РАН; Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: kozhevnikova@ihim.uran.ru
Россия, 620077, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91; 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

И. В. Бакланова

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: kozhevnikova@ihim.uran.ru
Россия, 620077, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

А. Н. Еняшин

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: kozhevnikova@ihim.uran.ru
Россия, 620077, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

А. П. Тютюнник

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: kozhevnikova@ihim.uran.ru
Россия, 620077, Екатеринбург, ул. Первомайская, 91

А. А. Юшков

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: kozhevnikova@ihim.uran.ru
Россия, 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19

Список литературы

  1. Бричкин С.Б., Разумов В.Ф. // Успехи химии. 2016. Т. 85. № 12. С. 1297. https://doi.org/10.1070/RCR4656
  2. Pham D.T., Quan T., Mei S. et al. // Curr. Opin. Green Sust. Chem. 2022. V. 34. P. 100596. https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2022.100596
  3. Mamiyev Z., Balayeva N.O. // Catalysts. 2022. V. 12. P. 1316. https://doi.org/10.3390/catal12111316
  4. Li Q., Li X., Yu J. // Int. Sci. Techn. 2020. V. 31. P. 313. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102890-2.00010-5
  5. Cheng L., Xiang Q., Liao Y. et al. // Energy Environ. Sci. 2018. V. 11. P. 1362. https://doi.org/10.1039/C7EE03640J
  6. Мусихин С.Ф., Александрова О.А., Лучинин В.В. и др. // Биотехносфера. 2012. № 5-6. С. 40. https://cyberleninka.ru/article/n/poluprovodnikovye-nanokristally-v-biomeditsinskih-issledovaniyah/viewer
  7. Han K., Yoon S., Chung W.J. // Int. J. Appl. Glass Sci. 2015. V. 6. № 2. P. 103. https://doi.org/10.1111/ijag.12115
  8. Смагин В.П., Давыдов Д.А., Унжакова Н.М. и др. // Журн. неорган. химии. 2015. Т. 60. № 12. С. 1734. https://doi.org/10.7868/S0044457X15120247
  9. Сумм Б.Д., Иванова Н.И. // Успехи химии. 2000. Т. 69. № 11. С. 995. https://doi.org/10.1070/RC2000v069n11ABEH000616
  10. Peyre V., Spalla O., Belloni L. et al. // J. Coll. Inter. Sci. 1997. V. 187. № 1. P. 184. https://doi.org/10.1006/jcis.1996.4692
  11. Singh N.B., Devi T.C., Singh T.D. // Russ. J. Inorg. Chem. 2023. V. 68. № 11. P. 1690. https://doi.org/10.1134/S0036023623601782
  12. Кожевникова Н.С., Ворох А.С., Ремпель А.А. // Журн. общей химии. 2010. Т. 80. № 2. С. 365. https://doi.org/10.1134/S1070363210030035
  13. Kraus W., Nolze G. // J. Appl. Crystallogr. 1996. V. 29. P. 301. https://doi.org/10.1107/S0021889895014920
  14. Ordejon P., Artacho E., Soler J.M. // Phys. Rev. B. 1996. V. 53. P. R10441. http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.53.R10441
  15. García A., Papior N., Akhtar A. et al. // J. Chem. Phys. 2020. V. 152. P. 204108. https://doi.org/10.1063/5.0005077
  16. Zelaya-Angel O., de L. Castillo-Alvarado F., Avendailo-Lopez J. et al. // Solid State Commun. 1997. V. 104. № 3. P. 161. https://doi.org/10.1016/S0038-1098(97)00080-X
  17. Rossetti R., Nakahara S., Brus L.E. // J. Chem. Phys. 1983. V. 79. № 2. P. 1086. https://doi.org/10.1063/1.445834
  18. Nozik A.J., Williams F., Nenadovic M.T. et al. // J. Phys. Chem. 1985. V. 89. № 3. P. 397. https://doi.org/10.1021/j100249a004
  19. Weller H., Koch U., Gutierrez M. et al. // Phys. Chem. 1984. V. 88. P. 649. https://doi.org/10.1002/bbpc.19840880715
  20. Fojtik A., Weller H., Koch U. et al. // Phys. Chem. 1984. V. 88. № 10. P. 969. https://doi.org/10.1002/bbpc.19840881010
  21. Li W., Walther C.F.J., Kuc A. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2013. V. 9. № 7. P. 2950. https://doi.org/10.1021/ct400235w
  22. Клюев В.Г., Фам Тхи Хан Мьен, Бездетко Ю.С. // Конденсированные среды и межфазные границы. 2014. T. 16. № 1. C. 27. https://journals.vsu.ru/kcmf/article/view/800
  23. Davydyuk H.Ye., Kevshyn A.H., Bozhko V.V. et al. // Semiconductors. 2009. V. 43. № 11. P. 1401. https://doi.org/10.1134/S1063782609110013
  24. Kulp B.A. // Phys. Rev. 1962. V. 125. P. 1865. https://doi.org/10.1103/PhysRev.125.1865
  25. Ramsden J.J., Grätzel M. // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1984. V. 80. № 1. P. 919. https://doi.org/10.1039/F19848000919
  26. Morozova N.K., Danilevich N.D., Kanakhin A.A. // Phys. Status Solidi C. 2010. V. 7. № 6. P. 1501. https://doi.org/10.1002/pssc.200983229
  27. Morozova N.K. New in the optics of II-VI-O compounds (New possibilities of optical diagnostics of single-crystal systems with defects). Riga: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2021. 214 p.
  28. Морозова Н.К., Данилевич Н.Д. // Физика и техника полупроводников. 2010. Т. 44. № 4. С. 458. https://doi.org/10.1134/S1063782610040056
  29. Пугачевский М.А., Мамонтов В.А., Николаева С.Н. и др. // Изв. Юго-Западного гос. ун-та. Сер. Техника и технологии. 2021. Т. 11. № 2. С. 104.
  30. Дятлова Н.М., Темкина В.Я., Колпакова И.Д. Комплексоны. М.: Химия, 1970. 416 c.
  31. Nowack B. // Environ. Sci. Technol. 2002. V. 36. № 19. P. 4009. https://doi.org/10.1021/es025683s

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Распределительные ионные диаграммы, характеризующие мольные доли α всех форм кислот, присутствующих в растворе, в зависимости от рН: а – C10H16N2O8 (H4Y); б – H2S.

Скачать (136KB)
Метаданные
3. Схема 1. Разрушение коллоидного раствора CdS

Скачать (101KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Рентгеновские дифракционные спектры порошка CdS, полученного после быстрой коагуляции стабильного коллоидного раствора.

Скачать (186KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Электронные микрофотографии (а) и результаты элементного анализа (б) порошка CdS, полученного после коагуляции неиндифферентным электролитом дисперсной фазы коллоидного раствора.

Скачать (400KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Морфологические особенности CdS до и после коагуляции: а – ПЭМ-снимок скоплений наночастиц порошка и ЭГ CdS. Сверху представлена область съемки ЭГ выбранной области порошка CdS; внизу – кольцевая ЭГ с выделенными серыми дугами, проиндицированными кольцевыми рефлексами, соответствующими фазе кубического CdS (JCPDS 42-1411). б – ПЭМ-снимки скоплений коллоидных частиц, нанесенных непосредственно из коллоидного раствора на поддерживающую углеродную сетку.

Скачать (471KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Спектры КР коллоидного раствора (а) и наноструктурированного порошка CdS, полученного после коагуляции коллоидного раствора (б).

Скачать (94KB)
Метаданные
8. Схема 2. Структура мицеллы коллоидного раствора CdS

Скачать (104KB)
Метаданные
9. Рис. 6. Спектры поглощения и графическое определение оптической ширины запрещенной зоны Eg с помощью метода Тауца для коллоидного раствора (a) и НЧ CdS после коагуляции (б).

Скачать (168KB)
Метаданные
10. Рис. 7. Плотность электронных состояний (ПС) для вюрцитоподобного CdS, не содержащего дефектов (a), содержащего вакансии S (б) или примесь замещения OS (в), DFT-расчеты.

Скачать (218KB)
Метаданные
11. Рис. 8. Визуализация люминесценции (а) и спектр люминесценции (б) коллоидного раствора CdS (lex = 440 нм).

Скачать (167KB)
Метаданные
12. Рис. 9. Результаты фотокаталитического разложения ГХ под действием синего света (λmax = 440–460 нм) в присутствии наноструктурированного порошка CdS и коллоидного раствора CdS.

Скачать (164KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025