ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ НАНОЧАСТИЦ С РЕШЕТКОЙ ТИПА СФАЛЕРИТА НА ПРИМЕРЕ СУЛЬФИДА КАДМИЯ
Аннотация
В настоящей работе методами просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения на приборе JEM-2010 исследовался порошок сульфида кадмия с размером частиц 3-12 нм после кратковременной (одноминутной) обработки в планетарной мельнице Fritsch Planetary Micro Mill PULVERISETTE 7 Premium Line. Этот материал может быть применим в таких инновационных практических приложениях, как фотокатализ, новые источники излучения, биосенсоры, доставка лекарств, солнечные батареи. Электронные и оптические свойства наночастиц CdS, которые и определяют области применения вещества, прямо зависят от кристаллической структуры. Поэтому так важно определить структуру наночастиц сульфида кадмия. Анализ электронно-микроскопических изображений показывает, что механическое измельчение приводит к образованию гексагональной фазы в исходном кубическом CdS. Методами электронной микроскопии было установлено ориентационное соотношение между фазами сфалерита и вюрцита. Кроме этого в измельченном порошке встречаются фрагменты, содержащие краевые дислокации и деформационные полосы. Образование краевых дислокаций, являющихся линейными дефектами, лежит в основе процесса пластической деформации. Такие переориентированные области, как деформационные полосы, развернутые под разнообразными углами по отношению к соседним областям, широко встречаются в различных материалах: металлах, керамике, ионных кристаллах, полимерах, поликристаллических сплавах и фуллеренах. Возникновение деформационных полос приводит к изменениям в кристаллической решетке наночастиц сульфида кадмия. Таким образом, было показано, что пластическая деформация наночастиц сульфида кадмия может происходить не только из-за симметричной переориентации областей кристалла, но и в результате образования полос деформации.
Для цитирования:
Гордеева Т.А., Кульницкий Б.А., Попов М.Ю., Овсянников Д.А., Бланк В.Д. Электронная микроскопия наночастиц с решеткой типа сфалерита на примере сульфида кадмия. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 11. С. 71-75. DOI: 10.6060/ivkkt.20226511.1y.
Литература
Singaevsky A.F., Piryatinski Y.P., Grynko D.O., Dimitriev O.P. Asymmetric effect of (0001) and (0001) facets on surface and interface properties of CdS single crystal. Appl Phys A. 2011. V. 104. P. 493–502. DOI: 10.1007/s00339-011-6299-y.
Rodríguez- Martínez Y., Alba-Cabañas J., Cruzata O., Vaillant-Roca L., Bianco S., Tresso E., Rossi F. Insitu pulsed laser induced growth of CdS nanoparticles on ZnO nanorods surfaces. Mater. Res. Bull. 2020. V. 125. P. 110790. DOI: 10.1016/j.materresbull.2020.110790.
Nasir J.A., Rehman Z., Shah S.N., Khan A., Butler I.S., Catlow C.R.A. Recent developments and perspectives in CdS-based photocatalysts for water splitting. J. Mater. Chem. A. 2020. V. 8. P. 20752-20780. DOI: 10.1039/DOTA05834C.
Zhai T., Fang X., Li L., Bando Y., Golberg D. One-dimensional CdS nanostructures: synthesis, properties, and applications. Nanoscale. 2010. V. 2. N 2. P. 168-187. DOI: 10.1039/B9NR00415G.
Pei Y., Pei R., Liang X., Wang Y., Liu L., Chen H., Liang J. CdS-Nanowires Flexible Photo-detector with Ag-Nanowires Electrode Based on Non-transfer Process. Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 21551. DOI: 10.1038/srep21551.
Qin Li, Xin Li, Jiaguo Yu. Chapter 10 - Surface and interface modification strategies of CdS-based photocatalysts. Interface Sci. Technol. 2020. V. 31 P. 313-348. DOI: 10.1016/B978-0-08-102890-2.00010-5.
Malik M.A. 4.09 - Compound Semiconductors: Chalcogenides. In: Comprehensive Inorganic Chemistry. Ed by J. Reedijk, K. Poeppelmeie. Elsevier. 2013. Ch. 4.09. P. 177-210. DOI: 10.1016/B978-0-08-097774-4.00411-3.
Hullavarad N.V., Hullavarad S.S., Karulkar P.C. Cadmium sulphide (CdS) nanotechnology: synthesis and applications. J. Nanosci. Nanotechnol. 2008. V. 8. N 7. P. 3272–3299. DOI: 10.1166/jnn.2008.145.
Gill R., Zayats M., Willner I. Semiconductor quantum dots for bioanalysis. Angew. Chemie Internat. Ed. 2008. V. 47. N 40. P. 7602–7625. DOI: 10.1002/anie.200800169.
Schmidt R., Scholze H.M., Stolle A. Temperature progression in a mixer ball mill. Int. J. Ind. Chem. 2016. V. 7. P. 181-186. DOI: 10.1007/s40090-016-0078-8.
El-Eskandarany M.S. Mechanical alloying: For fabrication of advanced engineering materials. NY: Noyes Publ. 2013. 242 p.
Gordeeva T., Kulnitskiy B., Ovsyannikov D., Popov M., Blank V. Twinning formation in nanodiamonds after treatment in a planetary mill: HRTEM studies. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. and Eng. 2019. V. 693. P. 012022. DOI: 10.1088/1757-899X/693/1/012022.
Kulnitskiy B.A., Gordeeva T.A., Ovsyannikov D.A., Popov M.Yu., Blank V.D. Phase transformations of group IV elements: carbon, silicon, germanium after treatment under cyclic stresses up to 6 GPa. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2020. V. 63. N 12. P. 10-15 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20206312.8y.
Gordeeva T.A., Ovsyannikov D.A., Popov M.Y., Kulnitskiy B.A., Blank V.D. Structure of germanium treat-ed in a planetary mill. Phys. Solid State. 2020. V. 62. N 10. P. 1765-1768. DOI: 10.21883/FTT.2020.10.49902.080.
Ostrikov O.M. Methods for predicting the distribution of stress fields in real crystals with residual incoherent twins. Gomel: GGTU im. P.O. Sukhoi. 2019. 278 p. (in Russian).
Kulnitskiy B.A., Blank V.D., Levitas V.I., Kirichenko A.N., Tyukalova E.V. Transformation-deformation bands in C60 after the treatment in a shear diamond anvil cell. Mater. Res. Express. 2016. V. 3. N 4. P. 045601. DOI: 10.1088/2053-1591/3/4/045601.
Yaroslavzev A.A., Evdokimov I.A., Kulnitskiy B.A., Pakhomov I.V., Denisov V.V. Phase transformations in Zr under high-pressure and shear deformation treatment. Mater. Res. Express. 2019. V. 6. N 4. P. 046506. DOI: 10.1088/2053-1591/aaf999.
Levitas V.I., Nesterenko V.F., Meyers M.A. Straininduced structural changes and chemical reactions-II. Model-ling of reactions in shear band. Acta Mater. 1998. V. 46. P. 5947–5963. DOI: 10.1016/S1359-6454(98)00214-6.
Levitas V.I., Zarechnyy O.M. Modeling and simulation of strain-induced phase transformations under compression in a diamond anvil cell. Phys. Rev. B. 2010. V. 82. P. 174123. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.174123.
Li J.C.M. The behavior and properties of shear bands in polymers are reviewed with 60 refs. Polym. Eng. Sci. 1984. V. 24. P. 750–760. DOI: 10.1002/pen.760241005.
Lewandowski J.J., Greer A.L. Temperature Rise at Shear Bands in Metallic Glasses. Nat. Mater. 2006. V. 5. P. 15-18. DOI: 10.1038/nmat1536.
Kulnitskiy B.A., Blank V.D., Levitas V.I., Perezhogin I.A., Popov M.Yu., Kirichenko A.N., Tyukalova E.V. Transformation-deformation bands in C60 after the treatment in a shear diamond anvil cell. Mater. Res. Express. 2016. V. 3. P. 045601. DOI: 10.1088/2053-1591/3/4/045601.
