Синтез и строение нанокристаллических сульфидов меди со структурами ковеллина и джарлеита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Методом химического осаждения из водных растворов нитрата меди и сульфида натрия, а также из водных растворов нитрата меди с использованием диамида тиоугольной кислоты как сульфидизатора в присутствии Трилона Б в качестве стабилизатора синтезированы нанокристаллические порошки сульфидов меди со структурами ковеллина и джарлеита. Установлено, что в результате сульфидизации нитрата меди сульфидом натрия образуются порошки сульфида меди с основной фазой, обладающей структурой гексагонального ковеллина с размером наночастиц 3–6 нм. Кроме того, образуется моноклинный джарлеит Cu2–xS с размером частиц ~70 нм и малой нестехиометрией в подрешетке меди. Осаждение из слабощелочных водных растворов нитрата меди, диамида тиоугольной кислоты и Трилона Б с нагревом до ~90–100°C позволило получить однофазные нанокристаллические порошки CuS с размером частиц 45–55 нм, имеющие структуру гексагонального ковеллина.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. И. Садовников

Институт химии твердого тела УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: sadovnikov@ihim.uran.ru
Россия, ул. Первомайская, 91, Екатеринбург, 620990

А. И. Гусев

Институт химии твердого тела УрО РАН

Email: sadovnikov@ihim.uran.ru
Россия, ул. Первомайская, 91, Екатеринбург, 620990

Список литературы

  1. Lukashev P., Lambrecht W.R.L., Kotani T. et al. // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. № 19. P. 195202. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.195202
  2. Садовников С.И., Сергеева С.В., Гусев А.И. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 5. С. 792. https://doi.org/10.31857/S0044457X24050192
  3. Зарудских М.А., Ильина Е.Г., Манкевич А.С. и др. // Журн. неорган. химии. 2024. Т. 69. № 2. C. 166. https://doi.org/10.31857/S0044457X24020038
  4. Shaikh G.Y., Nilegave D.S., Girawale S.S. et al. // ACS Omega. 2022. V. 7. № 34. P. 30233. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c03352
  5. Evans H.T.Jr. // Nature Phys. Sci. 1971. V. 232. P. 69.
  6. Evans H.T.Jr. // Z. Kristallogr. 1979. V. 150. P. 299.
  7. Barth T. // Z. Mineral. Geol. A. 1926. P. 284.
  8. Evans H.T.Jr., Konnert J.A. // Am. Mineral. 1976. V. 61. P. 996.
  9. Fjellvag H., Gronvold F., Stolen S. et al. // Z. Kristallogr. 1988. V. 184. P. 111.
  10. Jiang X., Xie Yi., Lu J. et al. // J. Mater. Chem. 2010. V. 10. № 9. P. 2193.
  11. Djurle S. // Acta Chem. Scand. 1958. V. 12. № 7. P. 1415. https://doi.org/10.3891/acta.chem.scand.12-1415
  12. Roseboom E.H. // Am. Mineral. 1962. V. 47. P. 1181.
  13. Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS card № C83 1463).
  14. Evans H.T. Jr. // Science. 1979. V. 203. № 4378. P. 356.
  15. Gronvold F., Westrum E.F. Jr. // Am. Mineral. 1980. V. 65. № 5–6. P. 574.
  16. Morimoto N., Kullerud G. // Am. Mineral. 1963. V. 48. № 1–2. P. 110.
  17. Mumme W.G., Sparrow G.J., Walker G.S. // Mineralogical Magazine. 1988. V. 52. № 6. P. 323.
  18. Мурашева К.С., Сайкова С.В., Воробьев С.А. и др. // Журн. структур. химии. 2017. Т. 58. № 7. С. 1421. https://doi.org/10.26902/JSC20170715
  19. Ульянова У.С., Кожевникова Н.С., Бакланова И.В. и др. // В кн.: Тезисы докл. XXVIII Рос. мол. научн. конф. “Проблемы теор. и эксп. химии”. Екатеринбург, 23–27 апр. 2018. С. 334.
  20. Behboudnia M., Khanbabaee B. // J. Cryst. Growth. 2007. V. 304. № 1. P. 158. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2007.02.016
  21. Bera P., Seok S.I. // Solid State Sci. 2012. V. 14. № 8. P. 1126. https://doi.org/10.1016/j.solidstatesciences.2012.05.027
  22. Xie Y., Riedinger A., Prato M. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. № 46. P. 17630. https://doi.org/10.1021/ja409754v
  23. Ajibade P.A., Botha N.L. // Res. Phys. 2016. V. 6. P. 581. http://dx.doi.org/10.1016/j.rinp.2016.08.001
  24. Sleman U.M., Naji I.S. S // Iraqi J. Phys. 2018. V. 16. № 38. P. 124. https://doi.org/10.20723/ijp.16.38.124-131
  25. Kuterbekov K.A., Balapanov M.Kh., Kubenova M.M. et al. // Lett. Mater. 2022. V. 12. № 3. P. 191. https://doi.org/10.22226/2410-3535-2022-3-191-196
  26. Xie Y., Carbone L., Nobile C. et al. // ACS Nano. 2013. V. 7. P. 7352. https://doi.org/10.1021/nn403035s
  27. Jaque D., Maestro L.M., del Rosal B. et al. // Nanoscale. 2014. V.6. № 16. P. 9494. https://doi.org/10.1039/C4NR00708E
  28. Shaw W.H.R., Walker D.G. // J. Am. Chem. Soc. 1956. V. 78. № 22. P. 5769. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja01603a014
  29. Марков В.Ф., Маскаева Л.Н., Иванов П.Н. Гидрохимическое осаждение пленок сульфидов металлов: моделирование и эксперимент. Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2006. С. 41.
  30. X’Pert HighScore Plus. Version 2.2e (2.2.5). 2009 PANalytical B. V. Almedo, the Netherlands.
  31. Match. Version 1.10b. Phase Identification from Powder Diffraction 2003–2010 Crystal Impact.
  32. Takeuchi Y., Kudoh Y., Sato G. // Z. Kristallogr. 1985. V. 173. № 1–2. P. 1198. https://doi.org/10.1524/zkri.1985.173.1-2.119
  33. Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS card № 75-2233).
  34. Ohmasa M., Suzuki M., Takeuchi Y. // Mineral. J. 1977. V. 8. № 6. P. 311.
  35. Gusev A.I., Rempel A.A. Nanocrystalline Materials. Cambridge: Cambridge Intern. Sci. Publishing, 2004. 351 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Рентгенограммы образцов 1–3 нанокристаллических сульфидов меди. Синтезированные образцы 1 и 2 являются двухфазными и содержат основную гексагональную (пр. гр. P63/mmc) фазу со структурой ковеллина с размером наночастиц 3–6 нм, а также моноклинную (пр. гр. P21/n, № 14) примесную фазу джарлеита с узкими отражениями и размером частиц ~70 нм. Образец 3 содержит только ковеллин. В нижней части рисунка вертикальными штрихами показаны положения дифракционных отражений джарлеита по данным [6, 13].

Скачать (17KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рентгенограмма нанокристаллического сульфида меди CuS (образец 4) с гексагональной (пр. гр. P63/mmc) структурой ковеллина: экспериментальные точки показаны знаком ×, расчетная интенсивность — сплошной линией. В нижней части рисунка показана разность экспериментальной и расчетной интенсивностей (Iэксп — Iрасч), вертикальные штрихи соответствуют положениям дифракционных отражений. RI — фактор сходимости Ритвельда.

Скачать (24KB)
Метаданные
4. Рис. 3. ПЭМ-изображение частиц размером 40–50 нм нанокристаллического порошка гексагонального ковеллина CuS, осажденного из реакционной смеси 4.

Скачать (17KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Рентгенограмма нанокристаллического сульфида меди CuS (образец 5) с гексагональной (пр. гр. P63/mmc) структурой ковеллина.

Скачать (24KB)
Метаданные
6. Рис. 5. ПЭМ-изображение частиц размером 45–60 нм нанокристаллического порошка гексагонального ковеллина CuS, осажденного из реакционной смеси 5.

Скачать (14KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Оценка среднего размера областей когерентного рассеяния ⟨D⟩ по зависимости приведенного уширения β*(2θ ) = [β(2θ )cosθ ]/λ дифракционных отражений от величины вектора рассеяния s = (2sinθ )/λ для нанокристаллических порошков 4 и 5 сульфида меди CuS. На вставке в увеличенном масштабе показано положение зависимостей и приведенного уширения в начале координат.

Скачать (19KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025