Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

ПОЛУЧЕНИЕ СОЕДИНЕНИЯ AG2SNS3 В СРЕДЕ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ

Гусейнов Г.М. 1
1 Нахчыванское отделение Национальной академии наук Азербайджана институт природных ресурсов
Методами рентгенофазового (РФА), дифференциально-термического (ДТА) и элелктронно-микроскопических анализов исследованы условия получения соединения Ag2SnS3 в среде этиленгликоля. Разработан метод получения тиостаннат серебро взаимодействием нитрат серебро с сульфидом олова(IV). Установлено, что в pH = 4 среде получается соединения Ag2SnS3 в мольных соотношениях AgNO3/SnS2 = 4:3 соответственно. В зависимости концентрации компонентов, температуры и времени термического обработки получается частицы разных размеров и форм.
частица
химическое осаждение
этиленгликол
концентрация компонентов
плавление.
1. Бабанлы М.Б., Юсибов Ю.А., Абишев В.Т. Трехкомпонентные халькогениды на основе меди и серебра. – Баку: БГУ, 1993. – 342 с.
2. Babanly M.B., Yusibov Y.A., Babanly N.B. The EMF method with solid-state electrolyte in the thermodynamic investigation of ternary Copper and Silver Chalcogenides / Electromotive force and measurement in Several systems. Ed.S. – Kara. Intechweb. Org, 2011, – P. 57-78. (ISBN 978-953-307-728-4).
3. Gorochov O. Les composes Ag8MX6 (M = Si, Ge, Sn et X = S, Se, Te) // Bull. Soc. Chim. – Fr., 1968, – P. 2263–2275.
4. Wang N., Fan A.K. An experimental study of the Ag2S-SnS2 pseudobinary join // Neues Jahrb. Mineral., – Abh., 1989, v. 160. – P. 33–36.
5. Wang N. New data for Ag8SnS6 (canfeildite) and Ag8GeS6 (argyrodite). // Neues Jahrb. Mineral., Monatsh., – 1978. – P. 269–272.

Непрерывный поиск и исследование новых функциональных материалов является важнейшим фактором развития современной науки и техники. Получения нано- и микрочастиц материалов сложного состава и создания научных основ их синтеза, первую очередь требует исследования условий получения их в среде органических растворителей.

Тиостаннаты серебра относятся к числу перспективных функциональных материалов, обладающих полупроводниковыми, фотоэлектрическими и термоэлекрическими свойствами. В системе Ag–Sn–S известны соединения составов Ag2SnS3, Ag2Sn2S5, Ag4Sn3S8 и Ag8SnS6. Эти соединении является уникальными полупроводниковыми свойствами. В последнее время получение этих соединений в виде наночастиц преставляет большой интерес. Это показывает актуальность фундаментальных исследовании в получении наночастиц соединения Ag2SnS3 в системе AgNO3–SnS2–C2H4(OH)2.

Соединение Ag8SnS6 плавится конгруэнтно при 1125К [1]. Температура полиморфного превращения равна 444К [2]. Обе модификации Ag8SnS6 изоструктурны с соответствующими кристаллическими модификациями Ag8GeS6 и имеют следующие параметры решетки: а = 1,5298, b = 0,7548, с = 1,0699 нм [3-5]. Ag2SnS3 плавится конгруэнто при 936 К и кристаллизуются в моноклинной сингонии (Пр.г.: Pna21; п.р.: a = 0,627, b = 0,5796, c = 1,3179 нм, b = 93,270). Соединения Ag2Sn2S5 характеризуются инконгруэнтным плавлениями при 955 К. Ag4Sn3S8 плавится инконгруэнто при 927 К и имеет кубическую структуру: (Пр.г.: P4132) п.р.: a = 1,0799 нм и Z = 4 [1].

Основной целью работы является создание физико-химических основ получения наночастиц соединения Ag2SnS3 методом химического осаждения в среде этиленгликоля.

В качестве исходных компонентов для синтеза соединения Ag2SnS3 были использованы AgNO3 и SnS2. Для синтеза SnS2 взяли соединение SnCl2.2H2O и растворили в концентрированной соляной кислоте, а затем окислили пероксидом водорода до SnCl4. В полученный SnCl4 прилили раствор тиоацетамида и получили осадок SnS2. Затем осадок SnS2 промыли дистиллированной водой и высушили в вакууме при температуре 353 К.

Согласно уравнению реакции на аналитических весах были взвешаны 0,118 г SnS2 и 0,1465 г AgNO3, перемешаны и к этой смеси прилили 20 мл этиленгликоля. Уравнение реакции имеет следующий вид:

gus01.wmf.

gusejn1.tif

Рис. 1. Микрофотографии наночастиц соединения Ag2SnS3 при температурах а) 353 К; б) 403 К; в) 453 К

Раствор перемешивали в течении 30 минут, затем каждый из образцов переместили в 3 автоклава, и в течение 48 часов нагревали при температурах 353, 405 и 453 К. После синтеза осадок фильтровали. Для извлечения излишки олова сперва промыли 0,1 М раствором азотной кислоты, затем дистиллированной водой и этанолом. Очищенный осадок в течение 1 часа высушивали в вакууме при 353 К.

Полученный осадок сперва исследовали микроструктурным анализом (в микроскопе фирмы HITACHI TM 3000). Было установлено, что при 353 К получены наночастицы с сильной адгезией. При 403 и 453 К наблюдается формирование наночастиц. Полное формирование наночастицей наблюдается при 453 К с размером 38-107 нм. Практически было установлено, что размеры наночастиц изменяется в зависимости от концентрации компонентов и времени термической обработки.

gusejn2.tif

Рис. 2. Кривая ДТА соединения Ag2SnS3

Индивидуальность синтезированных соединений контролировали методами дифференциально-термического (ДТА) (пирометр НТР-70, прибор Термоскан-2) и рентгенофазового (РФА) (2D PHASER «Bruker», CuKa, 2q, 20-80 град.) анализов. На кривой ДТА соединения Ag2SnS3 обнаруженный эндотермический эффект при 935 К соответствует температуре плавления соединения Ag2SnS3 (рис. 2). Полученные результаты соответствуют литературным данным, представленным выше.

По данными РФА установлено, что при 353-453 К полученное соединение Ag2SnS3 в основном находится в аморфном состоянии (рис. 3). После термической обработки интенсивность дифракционных линий соединения Ag2SnS3 согласуются с литературными данными (рис. 3). В результате их расшифровки получены следующие параметры орторомбической решетки (Пр.г.: Pna21; п.р.: a = 0,6272, b = 0,5795, c = 1,3181 нм, b = 93,310).

Было изучено влияние pH среды и температуры на полное осаждение соединения Ag2SnS3. Для этого при различных значениях pH среды и в температурном интервале 343-453 К был изучен выход продукта. Установлено, что максимальный выход соединения Ag2SnS3 наблюдается при pH = 3,5–4 и температуре 343 К. При pH > 5 в системе получается соединение Sn(NO3)4. Продукты гидролиза этого соединения перемешиваются с Ag2SnS3. Для получения в растворе кислотной среды используют азотную кислоту. Установлено, что при pH < 2 соединение Ag2SnS3 разлагается. Влияние pH среды и температуры на полное осаждение соединения Ag2SnS3 представлено в нижеследующей таблице (табл. 1).

Таблица 1

Влияние pH-среды и температуры на выход соединения Ag2SnS3

Температура, К

pH

Масса соединения Ag2SnS3, мг

Выход соединения Ag2SnS3, %

323

3

253,4

93,2

343

3,5

263,02

96,52

353

3.8

266,07

97,64

373

4

259,88

95,37

gusejn3.tif

Рис. 3. Дифрактограмма наночастиц соединения Ag2SnS3

Таблица 2

Результаты элементного анализа соединения Ag2SnS3

Соединения

Количество элементов, вес. %

Ag

Sn

S

теор.

прак.

теор.

прак.

теор.

прак.

Ag2SnS3

50,12

50,11

27,61

27,59

22,27

22,30

Химическим и термогравиметрическим (NETZSCH STA 449F3) методами анализа был установлен химический состав соединения Ag2SnS3. Согласно результатам анализа, первая потеря массы наблюдается при 395 К. Дальнейшее потеря массы наблюдается в температурном интервале 500-950 К. Согласно потери массы и химическому анализу продуктов окисления, был установлен элементный состав соединения (табл. 2).

Из результатов анализа установлено, что в составе соединения Ag2SnS3 присутствует излишнее количество серы (0,01-0,03 %). Это количество не влияет на температуру плавления соединения.

Вывод: было получено индивидуальное соединения Ag2SnS3, в результате реакции обмена в среде этиленгликоля. Исследованы некоторые физико-химические свойства (температура плавления, параметры кристаллической решетки) этого соединения и были сравнены с литературными данными. Полученные результаты доказывают, что другие же тиостаннаты серебра можно получить этим методом.


Библиографическая ссылка

Гусейнов Г.М. ПОЛУЧЕНИЕ СОЕДИНЕНИЯ AG2SNS3 В СРЕДЕ ЭТИЛЕНГЛИКОЛЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 8-4. – С. 516-518;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10114 (дата обращения: 29.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674