Реєстраційний номер
0823U101193, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
15-11-2023
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Хімічні взаємодії в системі Mn2+ – S2- – стабілізатор –розчинник як передумови синтезу напівпровідникових наноматеріалів
Здобувач
Пилипко Вікторія Генадіївна,
Керівник Фочук Петро Михайлович
Опонент Капуш Ольга Анатоліївна
Опонент Беспалова Ірина Ігорівна
Опонент Щербань Наталія Дмитрівна
Рецензент Борук Сергій Дмитрович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича
Опис
Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесів хімічної взаємодії в системі Mn2+ – S2- – стабілізатор-розчинник та їх впливу на оптичні властивості, розмір та морфологію кінцевого продукту напівпровідникового наноматеріалу MnS, можливості одержання НЧ сірки в системі L-цистеїн – натрій цитрат – Na2S та закономірностей хімічної взаємодії в ній.
У першому розділі проводиться аналіз літературних джерел за темою дисертаційної роботи. Описуються особливості напівпровідникового MnS як перспективного наноматеріалу для застосування в різних галузях науки і техніки. Проведено огляд методик синтезу з використанням обраних стабілізуючих агентів L-цистеїну (L-цис), натрій цитрату (цитрат-іон) та тіогліколевої кислоти (ТГК).
Опрацьовано літературні джерела щодо одержання неметалічних наночастинок сірки. Відмічено можливість одержання наночастинок сірки різного розміру та властивостей в залежності від способу синтезу та обраних попередників. Відмічено перспективу дослідження обраного об’єкту та можливості для широкого застосування.
У другому розділі описуються методики проведених експериментальних досліджень використані у дисертаційній роботі для синтезу НЧ MnS, у водному та етиленгліколевому розчинниках. Наведені методики синтезу для дослідження процесів комплексоутворення між катіоном Mn2+ та обраними лігандами L-цистеїном, ТГК та цитрат-іоном.
Описані методики для синтезу наночастинок сірки у водному розчині та дослідження впливу різноманітних факторів на їх розміри, форму та фотолюмінесцентні властивості.
Третій розділ присвячено опису та обговоренню результатів, одержаних під час дослідження хімічної взаємодії в системі MnCl2 – Na2S – стабілізатор – розчинник. Описано і проаналізовано процеси, які відбуваються в системі та характерні властивості одержаних продуктів.
Вивчено вплив вмісту прекурсорів та рН середовища на характер взаємодії в системі MnCl2 – Na2S – стабілізатор (L-цистеїн, тіогліколева кислота, натрій цитрат). Встановлено умови утворення НЧ MnS, стабілізованих їх молекулами та оцінено межу стабілізуючої дії L-цистеїну при збільшенні вмісту кристал-формуючих йонів. Оцінена можливість утворення різних за природою продуктів реакції в залежності від рН середовища. Виявлено що лужне середовище при синтезі НЧ MnS стабілізованих L-цистеїном збільшує інтенсивність фотолюмінесценції їх колоїдних розчинів.
Проведено дослідження взаємозв’язку склад-властивість для водних розчинів сумішей йонів мангану(ІІ) та потенційних лігандів L-цистеїну, тіогліколевої кислоти та цитрат-іонів при значеннях рН, близьких до біорелевантних (7,6 ÷ 5,5). Вивчення результатів одержаних оптичних досліджень дає можливість припустити, що всі обрані пасивуючі агенти утворюють нестійкі комплекси з йонами Мангану.
Встановлено, що зростання координаційного числа досліджуваних стабілізуючих агентів з 2 до 6 не впливає на вигляд спектральних кривих поглинання при співвідношенні [Mn2+]: [S2-] = 1:1, але за співвідношення [Mn2+]: [S2-] = 1:2, відмічено помітний спектральний зсув у довгохвильову область, що підтверджує домінуючий вплив концентрації аніону S2- на швидкість зародкоутворення та ріст НЧ MnS.
На стадії утворення комплексу [Mn(Ligand)n]n+ за рН ≥ 9 із SН-вмісними стабілізаторами, на відміну від цитратів, спостерігається поява нових піків у спектрах поглинання за довжин 320 нм (для L-цис ) і 295 нм (для TГК). Аналіз спектрів поглинання продуктів взаємодії з сульфід-іонами за різних рН свідчить, що завдяки малій стійкості комплексів, ефективні радіуси одержаних НЧ MnS стабілізованих L-цис і TГК практично однакові (3-5 нм), а стабілізованих цитрат-іоном менші (2-3 нм).
Встановлено що синтез наночастинок MnS в етиленгліколі за температури понад 353 К сприяє утворенню НЧ MnS з незначним розкидом за розміром та високими ФЛ властивостями. Схожого ефекту можна досягти післясинтезовою термообробкою за температур ≥ 373 К для НЧ MnS синтезованих за нижчих температур.
Четвертий розділ присвячено опису та обговоренню результатів, одержаних під час синтезу наночастинок сірки.
Показано, що в залежності від складу системи хімічна взаємодія між компонентами відбувається по-різному і тільки наявність усіх компонентів забезпечує утворення люмінесцентних НЧ сірки. Синтезовані НЧ сірки стабільні протягом щонайменше семи місяців та володіють хорошими ФЛ властивостями з керованим випромінюванням, що залежить від енергії збудження. Збільшення часу термообробки до 8 год сприяє суттєвому зростанню інтенсивності ФЛ одержаних наночастинок.
Склад системи впливає на оптичні властивості одержаних НЧ сірки. Збільшення концентрації L-цистеїну сприяє зростанню інтенсивності поглинання за довжини хвилі 300 нм, натомість, збільшення концентрації натрій сульфіду, крім наявності піків в короткохвильовій області, сприяє появі максимумів поглинання в довгохвильовій області спектру в діапазоні 300 – 700 нм.
Забезпечення системи достатньою концентрацією кисню є необхідною умовою для одержання НЧ сірки з хорошими ФЛ властивостями.
Дата реєстрації
2023-11-08
Додано/оновлено в НРАТ
2023-11-08 / 2026-07-01
