Метка: Дифрактометр

Одним из наиболее распространенных материалов, используемых в качестве проводника, является Оксид меди (CuO). Он применяется при создании таких устройств, как катализаторы, биосенсоры, конденсаторы и многое другое, и используется ввиду своей химической стабильности, нетоксичности и дешевизны. Одной из важнейших задач при создании проводников является увеличение удельной электропроводности электролитов и других проводящих сред на базе CuO . Один из эффективных способов увеличения данного параметра – оптимизация микроструктур CuO. Под оптимизацией подразумевают упорядочивание микросфер CuO в иерархически структуры, а также увеличение площади поверхностного контакта между активным материалом и электролитом.

Хотя иерархические структуры CuO обладают хорошими электрохимическими характеристиками, их способы изготовления сложны и трудоемки. Для их изготовления часто требуется добавление органических поверхностно-активных вещества, использование специальных подложек и многое другое. Для роста подробных структур СВЧ методом, требуются промышленные СВЧ печи, генерирующие излучение только при высоком давлении в камере (так называемые H-CuO структуры).  Необходим простой, эффективный и экологичный способ приготовления иерархического CuO.

В описанном эксперименте рассматривается простой, безопасный, быстрый и недорогой метод формирования иерархических структур микросфер оксида меди путем СВЧ обработки при стандартном атмосферном давлении (обработка в бытовой микроволновой печи, так называемые W–CuO структуры). W-CuO, в результате такой обработки, выстраиваются в блоки ламелеобразных  (вытянутых) структур, имеющих более высокую площадь поверхностного контакта и, следовательно, демонстрирует лучшие характеристики переноса заряда (в качестве электрода), чем H–CuO.

Полученные микросферы также исследованы с помощью методов сканирующей электронной микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и термогравиметрического анализа. Анализ рентгеновской дифракции проводился на порошковом стационарном дифрактометре TD-3500 компании “Эмтион” Полученные результаты показывают, что иерархические структуры микросфер CuO имеют значение удельной поверхности по методу БЭТ (Брунауэра-Эммета-Теллера) равное 25,0 м2/г.

Результаты измерений методами электронной микроскопии и рентгеновской дифракции показаны ниже.

Типовые изображения , которые можно получить электронными микроскопами KYKY от компании “Эмтион”, показаны на рис. 1. В отличие от неправильной зернистой структуры H–CuO (рис. 1a), W–CuO демонстрирует более правильную сферическую структуру (рис. 1б).

Рис. 1 СЭМ–изображения a. H–CuO и b. W–CuO. Вставка (b) – микросферы W–CuO с большим увеличением

Рентгенограммы CuO, полученные на порошковом рентгеновском дифрактометре TD-3500 компании “Эмтион”. Дифракционные пики H-CuO и W-CuO были идентифицированы базами данных PDF-2 и PDF-4, поставляемых с дифрактометрами серии TD от Tongda (Dandong Tongda Science&Technology Co.,Ltd ). Примесные пики Cu(OH)₂ или Cu₂O на дифрактограмме отсутствуют, что указывает на чистоту фаз W–CuO и H–CuO.

Рис. 2 Рентгенограммы H–CuO и W–CuO, полученные на дифрактометре TD-3500

Источник

Опубликовано в Micro & Nano Letters, 13 декабря 2018 года.

Автор Цзивэй Ли, Вэй Ли.

Факультет материаловедения, Тайваньский технологический университет, Тайвань.