Второй международный симпозиум «Безопасность и экономика водородного транспорта»
IFSSEHT-2003
ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПАЛЛАДИРОВАННЫХ ПЛЕНОК ОКСИДОВ МАРГАНЦА И КОБАЛЬТА
Ю. М. Шулъга, В. Е. Мурадян, Ю. В. Метелева, Г. Ф. Новиков, А. Л. Гусев1
Институт проблем химической физики Российской Академии наук, Институтский проспект, 14, Черноголовка, Московская область, 142432, Россия 1 РФЯЦ-ВНИИЭФ, пр. Мира, 37, Саров, Нижегородская обл., 607188, Россия
Пленки оксидов 3d-металлов, модифицированные Pt или Pd, могут служить основой водородных сенсоров. Описывается простой способ получения палла-дированных пленок МпО и СоО и представляются результаты по исследованию этих пленок методами рен-тгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии.
Особенности эксперимента
Пленки готовили путем термической деструкции микрокапельных потоков растворов нитратных солей марганца или кобальта и хлорида палладия в воде. Термодеструкцию проводили непосредственно на нагретых подложках. В качестве подложек использовали си-талл, кварц или монокристаллический кремний. Температуру подложки (350-500 0С) контролировали с точностью до ±10 0С. Относительную долю палладия, определенную как РрДРм+Рм), где Рм и Рм — вес палладия и основного металла в образце, изменяли в диапазоне от 0 до 0,05.
Микрофотографии поверхности пленок были получены на сканирующем электронном микроскопе JEOL JSM-840. Рентгеновские дифрактограммы записывали с помощью дифрактометра ДРОН АДП-1 (монохроматическое СгКа-излучение).
Результаты и обсуждение
Изучение микрофотографий пленок показало, что пленки являются сплошными, без видимых дыр и признаков, свидетельствующих об отрыве пленки от подложки. Рельеф поверхности в случае пленок оксида марганца является более плоским по сравнению с таковым для пленок оксида кобальта (рис.1). Однако в случае пленок оксида марганца на поверхности видны выделения, которые по своим характеристикам отличаются от основного материала пленки. Отметим здесь также, что проводимость пленок обоих оксидов оказалась достаточной для получения микрофотографий без дополнительного декорирования.
Для пленок оксида кобальта основной фазой является Со3О4 (кубическая сингония Fd3m). Постоянная решетки для фазы Со3О4 исследованных пленок лежит в диапазоне 0,808-0,812 нм, что близко к значению 0,80837 нм для монокристалла оксида Со3О4. Измеряя интенсивности дифракционных пиков подложки до и после напыления пленки, можно оценить толщину пленки. Для оценки были исполь-
зованы известные массовые коэффициенты ослабления излучения для элементов (см., например, [1]). При оценке полагали также, что коэффициент ослабления излучения материалом пленки такой же, как и чистым Со3О4. Было установлено, что при времени напыления 20 минут толщина пленок оксида кобаль-
Рис. 1. Микрофотографии пленок оксидов марганца (вверху) и кобалъта (внизу)
Сенсоры водорода
та при используемых концентрациях и скорости подачи лежит в пределах 5-18 мкм, слабо зависит от температуры подложки и не зависит от концентрации палладия в пленке. < Размеры кристаллитов по направлению, перпен-
§ дикулярному плоскости [311], оцененные по форму-| ле В = ^/рсоэЭ, где X — длина волны рентгеновско-^ го излучения, в — ширина на половине высоты I дифракционного пика, плавно растут с ростом тем-£ пературы подложки. Дифракционный пик (311) был | выбран для этой цели, поскольку он находится на $ плоском фоне и не перекрывается с другими пиками. 0 В случае пленок оксида марганца ситуация значи-
тельно сложнее. Для пленок, не содержащих палла-
дия, основной фазой является фаза М^03 (сингония 1а3), а в качестве примеси можно отметить фазу Мп508 (С2/т). При введении палладия с относительной долей 0,01 (1 вес. %) основной фазой становится Мп304 (Fd3m), а при введении 5 вес.% палладия пленка представляется рентгеноамофной.
Работа поддержана Международного научно-технического центра (МНТЦ) (проект № 1580) и РФФИ (грант № 03-03-32202-а).
Список литературы
1. Я. С. Уманский, Ю. А. Скаков, А. Н. Иванов, Л. Н. Расторгуев. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. М: Металлургия, 1982, 632 с.
^АЕЕ Специальный выпуск (2003)
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.