РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ
У відповідності із завданнями, поставленими для досягнення мети, в роботі
проводилось різнобічне дослідження матеріалів і процесів із застосуванням
широкого набору фізичних і фізико-хімічних методів та методик, як відомих, так
і розроблених спеціально. На нашу думку, їх належить розділити на дві групи.
Одна з них – в основному, інструментальні методи дослідження, з допомогою яких
можна одержати числові значення величин, що характеризують ту чи іншу
властивість або процес, тобто одержати константи чи параметри. Використання цих
методів стандартизовано і не залежить від того, по відношенню до яких об’єктів
вони застосовуються. Саме такою особливістю характеризуються фізичні методи
атомно-абсорбційної спектроскопії, рентгенівського фазового аналізу,
вимірювання електропровідності та магнітної сприйнятливості, одержання
спектрально-оптичних та деяких інших характеристик, а також фізико-хімічні
методи визначення питомої поверхні синтезованих матеріалів, їх фотокаталітичної
та каталітичної активності. Враховуючи викладене вище, а також те, що згадані
методи використовувались у різних частинах дослідження і, отже, мають загальне
значення, їх доцільно розглянути в цьому окремому розділі.
Друга група методів дослідження характеризується відсутністю можливості
стандартизованого застосування; в одних випадках воно може бути плідним, а в
інших виявитись зовсім неприйнятним. Такими є методи синтезу оксидів та їх
систем, методи активації цих матеріалів, проведення фотохімічних і термічних
процесів з їх участю, одержання наноструктурних напівпровідникових сульфідів і
деякі інші методи. Індивідуалізований характер і звужена сфера застосування
методів цієї групи дають підставу думати, що їх сутність необхідно викласти не
в окремому розділі, а при описові кожного конкретного випадку дослідження.
На завершення загальної характеристики методів зазначимо, що в роботі
використовувались також методи теоретичного дослідження, особливо широко
термодинамічний аналіз енергетичних характеристик розроблених матеріалів і
систем на їх основі (див. розділи 3-5), який набув значного розвитку. Далі
перейдемо до викладення суті методів експериментального дослідження, віднесених
нами до першої групи.
Рентгенівський фазовий аналіз [447-451] проводився з допомогою дифрактометра
ДРОН-3,0. Висока напруга забезпечувалася блоком живлення ПУР 5/50. Визначення
кутів дифракції проводилось гоніометром ГУР-8 з точністю 0,005°. Реєстрація
інтенсивності дифрагованого випромінювання здійснювалось пристроєм УЭВУ-М1-2 з
неперервним записом на стрічці (самописець КСП-4, точність визначення кутів –
0,02°). В якості активного елемента реєстрації використовувався кристал NaI:Ta.
Для фіксації зразків у процесі вимірювання використовувалась гоніометрична
приставка для “нерухомих зразків”. Порошкоподібні зразки наклеювались за
допомогою цапонлаку на склянні платівки або компактувались у спеціально
виготовлені кювети з органічного скла. Рентгенограми від плоскої поверхні
зразка знімались при потужності рентгенівської трубки 1,4 кВт. На первинному
пучку виставлялись щілини: одна щілина Сореля і дві по 0,5 мм для обмеження
горизонтальної розходимості пучка. Швидкість підрахунку складала 4.104 імп./с.
Запис на діаграмну стрічку проводився при швидкості руху гоніометра 1/8
град./хв. і стрічки в самописці 5400 мм/год. Відносна інтенсивність піків на
експериментальній кривій оцінювалась як частка від самого інтенсивного
рефлексу. За експериментально визначеними кутами 2и згідно із залежністю
Вульфа-Брега розраховувалися міжплощинні відстані. Розшифровка рентгенограм
проводилася з використанням реперних рентгенограм від вихідних компонентів, а
також розрахованих теоретично для сполук стехіометричного складу.
В результаті досліджень, проведених методом РФА, одержані рентгенограми систем
оксидів металів, які характеризують їх фазовий склад. Крім того, на основі
одержаних даних зроблені розрахунки співвідношення вмісту анатазу і рутилу в
синтезованих препаратах діоксиду титану та в продуктах його допування,
використавши для цього формулу Спурра WA = 1/(1 + 1,265.IR/IА), де WA –
процентний вміст анатазу, IR – інтенсивність рефлексів рутилу R (110) і IА –
інтенсивність рефлексів анатазу А (101). Проведений розрахунок параметрів
елементарної комірки TiO2 та систем TiO2-V2O5 і TiO2-WO3, а в окремих випадках
– також розрахунок розмірів частинок деяких оксидів, який здійснювали за
формулою Шеррера D = 0,9 л/Д.cos и, де D – розмір частинки, л – довжина хвилі
рентгенівського випромінювання, Д = (в2 – вS2)1/2, вS – ширина піку в спектрі
монокристала, в – те ж, в експерименті, и – положення рефлекса [452, 453].
Атомно-абсорбційна спектроскопія застосовувалася для визначення кількості
домішок металів-забруднювачів або спеціально внесених допантів, а також
кількісного складу систем оксидів TiO2-MenOm. Використовувався спектрофотометр
С-115-М1. Проби для аналізів готувались переведенням у розчин іонів металів,
які містились у цих матеріалах, для чого вони оброблялись концентрованою HNO3
кваліфікації “ос.ч.” (50 мл на 1,0000 г). Після кип’ятіння протягом 2 год
суспензія відфільтровувалась, фільтрат розбавлявся дистильованою водою з
доведенням об’єму до 100 мл і використовувався в аналізі.
В даному методі для атомізації проби використовується ацетиленово-повітряна
горюча суміш, яка дає змогу досягнути температуру близько 2600 °С. Пробу в зону
горіння вносили у вигляді аерозолю, утвореного форсункою. В якості джерел
лінійчастого спектра використовувались лампи з порожнистим катодом марки ЛТ-2.
Вимірювання проводили на таких дов
- Київ+380960830922