Дизайн оксидних і сульфідних напівпровідникових систем та фотокаталітичні і термічні процеси за їх участю - Автореферат

Фотокаталітичні процеси за участю неорганічних оксидів і сульфідів металів, зокрема TIO2 і CDS, а також складних систем на їх основі, мають широкі перспективи використання для розвязання таких глобальних проблем, як перетворення й запасання сонячної енергії, знешкодження токсичних відходів підприємств і низки менш масштабних, але теж дуже важливих технічних і технологічних задач, наприклад, створення систем реєстрації інформації, розробки нетрадиційних методів малотоннажного синтезу цінних речовин, металізації діелектриків тощо. Дослідження в цьому напрямку показали перспективність конструювання систем, які, крім фотоактивного напівпровідника із числа оксидів (TIO2, ZNO) або сульфідів металів (CDS), містять також додаткові компоненти - напівпровідники іншого хімічного складу, іони-допанти, наночастинки металів і т. д. Підходи до створення таких систем тільки намітилися, вкрай мало даних про шляхи підвищення активності цих складних фотокаталізаторів, майже нічого не відомо про можливості використання їх у реальних умовах технологічних процесів. Водночас систематичних досліджень впливу умов синтезу оксидів і сульфідів, а також згаданих вище факторів на каталітичну та фотокаталітичну активності не проводилось. Робота виконувалась згідно з тематичними планами науково-дослідних робіт Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича та згідно з бюджетною тематикою Міністерства освіти і науки України з координаційного плану науково-експертної Ради “Хімія, хімічна технологія, хімічне машинобудування” та відомчих тем: “Дослідження та розробка каталітичної металізації діелектриків і пластмас” (№ держреєстрації UA01003946Р); “Комплексне фізико-хімічне дослідження нанесених оксидних каталізаторів: діоксид титану - оксид цинку, діоксид титану - оксид алюмінію, діоксид титану - оксид бісмуту” (№ держреєстрації 0195U019413); “Встановлення закономірностей каталітичної дії напівпровідникових оксидів типу TIO2-Me2O3, TIO2-Me2O5, TIO2-MEO3 в ряді фотокаталітичних процесів” (№ держреєстрації 0199U001894); “Формування наукових основ створення матеріалів з електрохімічною, фото-та каталітичною активністю” (№ держреєстрації 0103U002593).У четвертому розділі розглянуто результати комплексного дослідження, яке охоплює синтези оксидів металів та їх систем, установлення фазового та хімічного складу, визначення каталітичної та фотокаталітичної активності, електропровідності, магнітної сприйнятливості, спектрально-оптичних і деяких інших характеристик. Прикладами систем цього типу є TIO2-Al2O3 та HFO2 - Al2O3, в яких заміщення іонів базового оксиду (Ti4 , Hf4 ) на іони з нижчим ступенем окиснення (Al3 ) призводить до зменшення кількості вільних електронів і зсуву рівня Фермі в бік більш позитивних значень і, отже, до зменшення електропровідності, магнітної сприйнятливості, каталітичної та фотокаталітичної активності. До третього типу можна віднести системи, в яких у процесі допування утворюються сполуки з підвищеною каталітичною та фотокаталітичною активністю, наприклад ZNTIO3 в системі Для цієї системи встановлено також, що при низьких рівнях допування (0,01-0,1 % мас. оксиду цинку), коли утворюються тверді розчини цинку в діоксиді титану, всі показники зростають, а після того, як зявляється окрема фаза ZNO при вмісті допанта 5,0 % мас. і кількість її починає збільшуватись, - знижуються. Особливістю цих систем є те, що оксид, який утворюється з іона-допанта, має вищі показники електропровідності, магнітної сприйнятливості, каталітичної та фотокаталітичної активності, тому їх спад на початковому етапі допування виявився неочікуваним.Нанесення суцільних металічних покриттів на поверхні діелектричних матеріалів з домішками речовин, які мають каталітичні та фотокаталітичні властивості, й селективна металізація (осадження металу, зокрема міді, тільки на опромінених місцях), яка лежить в основі адитивної технології виробництва плат друкованого монтажу для потреб електронної промисловості, відносяться до найважливіших прикладних аспектів безелектролізного одержання металів. Процес металізації виготовлених у такий спосіб діелектриків з активними компонентами адгезиву проводився за єдиною схемою, яка містила такі операції: підготовку поверхні, активування перед опромінюванням шляхом обробки розчином на основі сульфату міді (у випадку матеріалів, модифікованих солями перехідних металів, ця операція не проводилась), опромінювання, в результаті якого зявлялись потайні каталітичні центри металізації, проявлення їх розчином на основі сульфату міді та формальдегіду з утворенням рисунка схеми із частинок металічної міді, який відповідає фотошаблону, нарощування його в процесі товстошарового хімічного міднення (ТХМ) для створення надійних зєднань елементів схеми. Діелектричні матеріали, які піддавались металізації, при розгляді з точки зору природи активних оксидних компонентів адгезиву можуть бути віднесені до кількох типів. Встановлено, що незважаючи на акцепторні властивості іонів Al3 , які при заміщенні граткових іонів титану зсувают

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ