Search academic texts

Registration Number

0424U000028, Candidate dissertation

Title

PECULIARITIES OF THE FORMATION OF ISO- AND ANISOTROPIC BARIUM TITANATE NANOSTRUCTURES

Author

Olha A. Kovalenko,

popup.head Andrey V. Ragulya
popup.opponent Georgiy V. Sokolskyi
popup.opponent Sergey O. Solopan

Status

Кандидат хімічних наук, 02.00.04, Фізична хімія

Date

24-01-2024

Description

Коваленко О.А. Отримання та властивості ізо- та анізотропних наноструктур титанату барію – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.04 «фізична хімія» (102 – хімія). – Інститут проблем матеріалознавства ім. Францевича НАН України, Київ, 2023. Дисертаційна робота присвячена синтезу нанорозмірних частинок на основі ВаТіО3 різної структури та морфології, а також дослідженню факторів, що впливають на фізикохімічні властивості матеріалу та визначають взаємозв’язок між хімічним складом, структурою, морфологією та властивостями даного матеріалу. Встановлено зв’язок між умовами осадження прекурсорів в методі Пекіні, складом осадженої проміжної сполуки, характером термічного розкладу та фізико-хімічними властивостями кінцевого ВаТіО3. Показано оптимальні умови формування оксалатних комплексів з мінімальною кількістю гідроксильних груп, відмінність у механізмі їх термічного розкладу, а також їх переваги з точки зору формування однофазної сполуки ВаТіО3, мінімізації температури термічного розкладу проміжного комплексу, а також розмірів частинок кінцевого ВаТіО3. Показано залежність фазового складу та розмірів агрегатів від співвідношення Ва/Ті. Показано залежність розмірів кристалітів та частинок від умов осадження прекурсору та співвідношення Ва/Ті. Показано синергетичний вплив рН середовища та концентрації реагентів на формування агрегатів на основі гексагоноподібних двовимірних нанорозмірних полікристалів та припущено природу гексагональної форми даних агрегатів. Показано вплив параметрів гідротермального синтезу (природи вихідного прекурсору та розчинника, концентрації реагентів, рН середовища, температури та тривалості процесу) на розвиток ізо- та анізотропної структури кристалу на основі ВаТіО3 та його проміжних сполук, а також їх морфологію. Показано вплив природи, полярності та концентрації молекул ПАР на селективність інгібування граней кристалу та характер його росту. Встановлено діапазон перенасичення для отримання монокристалічних наностержней BaTiO3 з c/a = 1.013 та співвідношенням сторін частинок 6–9. Припущено можливі причини формування одновимірних монокристалів ВаТіО3. Встановлено лінійну залежність ширини та довжини частинок від ступеня перенасичення з від’ємним нахилом в діапазоні SR = 19 – 39. Виявлено зміну домінуючого механізму кристалізації з топотактичного перетворення in-situ на розчинення-осадження вище SR = 19. Було виявлено, що збереження морфології відбувається переважно через механізм in-situ і вимагає нижчої швидкості осадження частинок і напружень в кристалі. Показано розвиток морфології від пластинчастого проміжного прекурсору (SR = 6 – 9) до стержнеподібного продукту з співвідношенням сторін 6 – 9 (SR = 19 – 29) і до наночастинок з невизначеною формою та центрисиметричною структурою (SR = 39). 23 Показано можливість отримання мезокристалічних двовимірних наночастинок ВаТіО3 з високою орієнтацією кристалів (дезорієнтація не більше 2 град) з розмірами зерен 22 нм за рахунок комбінування гідротермальних умов (200 С, 10 бар) для формування пластинчастих шаблонів на основі гліколяту металів та подальшої термічної обробки за звичайного тиску та температури 730 °С до повного перетворення проміжної сполуки в ВаТіО3. Показано склад прекурсору та особливості його трансформації в мезокристал ВаТіО3. Вперше виміряно електричні властивості безпосередньо нанорозмірних пластин на основі ВаТіО3 та його проміжних сполук. Вперше виявлено резистивні властивості пластинчастих зразків прекурсору та ВаТіО3, що вказує на потенційне використання даних зразків в якості шару резистивного перемикання в мемристорах. Ключові слова: наноструктури, ВаТіО3, перовскіт, монокристал, полікристал, меха-нізм кристалізації, оксалатний комплекс, осадження, гідротермальний синтез, термічний розклад, морфологія, анізотропія, резистивні властивості.