УДК 544.032
ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК Pb, WO3 И СИСТЕМ НА ИХ ОСНОВЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ СВЕТОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Кафедра неорганической химии КемГУ
*****@***ru
Свинец широко применяют в производстве свинцовых аккумуляторов, используют для изготовления заводской аппаратуры, стойкой в агрессивных газах и жидкостях. Свинец сильно поглощает γ-лучи и рентгеновские лучи, благодаря чему его применяют как материал для защиты от их действия (контейнеры для хранения радиоактивных веществ, аппаратура рентгеновских кабинетов.
Триоксид вольфрама применяется как исходный материал при получении металлического вольфрама, а его карбиды для окрашивания керамических и стеклянных изделий в желтый цвет, как катализатор при гидрогенизации и крекинге углеводородов. Его кислота H2WO4 служит адсорбентом, протравой в текстильной промышленности и катализатором при производстве высокооктанового бензина.
В работе представлены результаты исследований изменения оптических свойств наноразмерных пленок свинца, триоксида вольфрама и систем на их основе в процессе светового воздействия.
Образцы для исследования готовили методом термического испарения в вакууме путем нанесения тонких слоев Pb и WO3 на подложки из стекла, используя вакуумный универсальный пост ВУП-5М. Толщину пленок определяли гравиметрическим и спектрофотометрическим методами. Образцы экспонировали при температуре 293 К в атмосферных условиях. Источниками света служили ртутная (ДРТ‑250) и ксеноновая (ДКсШ‑1000) лампы. Регистрацию спектров поглощения и отражения образцов осуществляли спектрофотометрическим (в диапазоне длин волн 190…1100 нм, используя спектрофотометр «Shimadzu UV-1700») методом.
В результате исследований оптических свойств пленок свинца, нанесенных на стеклянные подложки, до и после светового воздействия в атмосферных условиях было установлено, что спектры поглощения и отражения пленок свинца до светового воздействия существенно зависят от их толщины.
Видно, что в исследуемом диапазоне длин волн на спектральных кривых поглощения для всех исследованных образцов можно выделить характерные для свинца полосы (в частности – максимум поглощения при λ » 410 нм). По мере уменьшения толщины пленок свинца на спектральных кривых отражения и поглощения постепенно перестают проявляться характерные для свинца полосы.
При исследовании оптических свойств наноразмерных пленок WO3, нанесенных на стеклянные подложки, до и после облучения (в течение 1 – 45 минут) в атмосферных условиях было установлено, что спектры поглощения и отражения образцов до воздействия света в значительной степени зависят от их толщины.
Видно, что для образцов разной толщины можно выделить характерные для пленок и монокристаллов WO3 – коротковолновую λ < 330 нм и длинноволновую λ > 330 нм области поглощения и отражения. Определение края полосы поглощения пленок WO3 в значительной степени осложнено из-за наличия полосы поглощения в интервале l = 300‑400 нм с максимумом при λ = 350 нм. После предварительной фотохимической обработки образцов светом из области собственного поглощения WO3 полоса поглощения с максимумом λ = 350 нм практически полностью исчезала.
В процессе облучения край полосы поглощения пленки WO3 смещается в коротковолновую область спектра. Область нестехиометрии, в которой сохраняется структура оксида вольфрама (VI), очень мала. Полагаем, что полоса поглощения в диапазоне l = 300‑400 нм с максимумом при l = 350 нм (центр Т1) в области края собственного поглощения монокристаллов и пленок WO3 связана со стехиометрическим недостатком кислорода и обусловлена вакансиями кислорода с одним захваченным электроном [(Vа)++ е].
В результате систематического исследования оптических свойств систем Pb ‑WO3 (нанесенных последовательным осаждением на стеклянные подложки Pb, а затем WO3) до и после светового воздействия в атмосферных условиях было установлено, что спектры поглощения и отражения образцов до светового воздействия в значительной степени зависят от толщины каждого из слоев WO3 и Pb.
Рис.1 – Спектры поглощения систем Pb ‑WO3 толщиной:
1) d(Pb ) = 24 нм, d(WO3) = 20 нм, 2) d(Pb) = 46 нм, d(WO3) = 10 нм,
3) d(Pb ) = 59 нм, d(WO3) = 21 нм, 4)d(Pb) = 64нм, d(WO3) = 52нм,
5) d(Pb) = 83 нм, d(WO3) = 18 нм, 6) d(Pb ) = 100 нм, d(WO3) = 13 нм.
Установлено, что характер спектральных кривых поглощения систем Pb ‑ WO3 определяется как поглощением пленок свинца (Рис.1), так и оксида вольфрама (VI). По мере увеличения толщины пленок свинца в рассматриваемых системах, при постоянной толщине пленок WO3, наблюдается увеличение оптической плотности всей системы Pb ‑ WO3. По мере увеличения толщины пленок WO3, при постоянной толщине пленок свинца, оптическая плотность всей системы также увеличивается, однако, при этом в более значительной степени проявляется полоса поглощения в коротковолновой области спектра (λ = 300‑400 нм), характерная для индивидуальных пленок WO3 . В диапазоне λ = 400‑1100 нм наблюдается максимум при λ = 840 нм, который характерен как для индивидуальных пленок WO3, так и для пленок свинца. По мере увеличения толщины пленок свинца, при постоянной толщине пленок WO3, наблюдается увеличение соответствующих максимумов и минимумов отражения в системах Pb ‑WO3.
Научный руководитель-д-р хим. наук, проф.
