РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТУ
2.1. Фізико-хімічні методи дослідження гібридних нанокомпозитів типу
гість-хазяїн
Для виявлення загальних закономірностей формування нанокомпозитів типу
гість-хазяїн на основі ЕПП і оксидів ванадію та молібдену, з'ясування впливу
способу одержання, природи ЕПП і неорганічної матриці та взаємодії між
органічною та неорганічною компонентами на спектральні й електрохімічні
характеристики нанокомпозитів необхідно було використовувати методи, які давали
б не тільки якісну, але й кількісну інформацію про будову і процеси, що
відбуваються в гібридному матеріалі під дією різних факторів (ІЧ-, ЕПР-, ЯМР-,
електронна спектроскопія, атомно-силова мікроскопія, мас-спектрометрія,
рентгенівська дифракція й елементний аналіз). Оскільки однією з основних задач
роботи було встановлення впливу інтеркальованих полімерів на функціональні
електрохімічні характеристики гібридних нанокомпозитів, було б доцільним
використання ряду електрохімічних методів дослідження (циклічна
вольтамперометрія, хропотенціометрія, метод гальваностатичного титрування)
[133-135]. Слід зазначити, що одержання достовірної інформації про вплив різних
факторів на фізико-хімічні властивості і редокс-поведінку досліджених гібридних
нанокомпозитів стало можливим лише за умови аналізу і зіставлення всієї
сукупності експериментальних даних, отриманих як спектральними, так і
електрохімічними методами [136].
2.1.1. Спектральні методи дослідження
ІЧ-спектроскопія. Ксерогелі оксидів ванадію і молібдену, мономери, полімери і
нанокомпозити були ідентифіковані за допомогою ІЧ?спектроскопії. ІЧ-спектри
записували на спектрометрі Bruker ІFS 48 у діапазоні хвильових чисел 4000-400
см-1. Тверді зразки пресували в таблетки з KBr, попередньо прожареним в муфелі
при температурі 350°С, під тиском 1,47Ч107 Па. Рідкі і олієподібні зразки
вміщували між двома скельцами KBr. Точність визначення характеристичних частот
складала ± 0,5 см-1.
ЕПР-спектроскопія. Спектри ЕПР порошкоподібних зразків ксерогелей V2O5, MoO3 і
нанокомпозитів на їх основі реєстрували на спектрометрі Varіan E-9 при
кімнатній температурі і температурі рідкого азоту з використанням як стандарту
для визначення g-фактора і ширини ліній сигналу іонів Mn2+, ізоморфно заміщених
в кристалічних ґратках MgO. Точність визначення g-фактора складала ±0,0003, а
ширини лінії Нрр ? ±0,03 мT.
ЯМР спектри на ядрах 1Н записували на спектрометрі CXP-90 Bruker при робочій
частоті 90,00 МГц. Як зразок досліджували розчин тіофен-2,5-дитіолу (ТДТ) в
дейтероацетоні (CD3)2CO. Тетраметилсилан використовували як стандарт. Точність
вимірів хімічних зсувів складала ±0,001 м.д.
Мас-спектрометрія. Мас-спектрометричний метод польової десорбції (ПД)
характеризується тим, що в порівнянні з іншими методами, основним компонентом
мас-спектрів є молекулярні або протоновані молекулярні іони, тому мас-спектри
ПД часто достатньо прості та легко інтерпретуються.
Мас-спектри ПД реєстрували на мас-спектрометрі МІ 1201, на якому реалізований
метод ПД в умовах іонізації сильним електричним полем. Мікрокількості речовини
з розчину бензолу осаджували на поверхню емітеру, що являє собою тонку
вольфрамову нитку з золотим дендритоподібним покриттям. Для створення
напруженості електричного поля, необхідної для іонізації молекул речовини, що
нанесена на емітер, між емітером і протиелектродом (іонізаційною камерою)
прикладали високу напругу (9 кВ). Робочий вакуум у камері мас-аналізатора
складав 1ч2·10-5 Па. Помилка при визначенні масових чисел іонів складала ± 1
а.е.м.
Електронна спектроскопія. Електронні спектри зразків реєструвалися на
комп’ютеризованому комплексі на базі спектрофотометру СФ-20М в діапазоні частот
190-2500 нм. Розчини золів оксидів ванадію і молібдену, полімерів
досліджувалися в кварцових кюветах товщиною 0,2 і 1 см, а плівки ксерогелей і
полімерів – на кварцових скельцях. Точність вимірів складала ±0,5 нм.
Елементний аналіз. С, Н, N аналіз сполук або нанокомпозитів проводили на
приладі Carlo Erba з точністю ±0,2 %. Визначення вмісту ванадію і молібдену в
ксерогелях і нанокомпозитах здійснювали спектрофотометричним методом на приладі
КФК-2 з точністю не гірше ±0,5 %, літію – за допомогою полум'яної фотометрії –
з точністю не гірше ±1 %, сірки – ваговим методом – з точністю ±1ч3 % [136].
2.1.2. Методи дослідження будови одержаних матеріалів
Рентгенофазовий аналіз (РФА). Рентгенівські дифрактограми порошкоподібних і
плівкових зразків проводили з використанням дифрактометра ДРОН 3М, фільтроване
CuКб-випромінювання (л = 1,54 Е) в інтервалі 2и = 2–75 град., точність
визначення величин 2и складала ±0,1 град. Індексацію дифрактограм проводили за
відомими методиками [133].
Міжплощинну відстань d в наночастинках V2O5 і MoO3 в ксерогелях та
нанокомпозитах розраховували за рівнянням :
(2.1)
де л – довжина хвилі рентгенівського випромінювання.
Довжину когерентності L рентгенівських променів уздовж індексів Міллера (hkl)
оцінювали [120, 122] за рівнянням Шеррера:
(2.2)
де Д = (B2 – Bs2)1/2 – розширення піків із шириною B у спектрі рентгенівської
дифракції малих частинок щодо ширини піків монокристалу стандарту, Bs,
л – довжина хвилі рентгенівського випромінювання.
Атомно-силова мікроскопія. Атомно-силові мікрографи були отримані на
спектрометрі DІ NanoScope IIIa. Розподільча здатність атомно-силових
мікрографів наведена поряд з кожним рисунком в вигляді кольорової шкали від
чорного до білого.
2.1.3. Електрохімічні методи дослідження
Виміри питомої електропровідності (у) здійснювали стандартним 4-и зондовим
методом на таблетованих
- Київ+380960830922