Получение соединения Ag8SnS6 в среде диметилформамида | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2016. № 1(3).

Получение соединения Ag8SnS6 в среде диметилформамида

Методами рентгенофазового, дифференциально-термического и электронно-микроскопических анализов исследованы условия получения соединения Ag8SnS6 в среде диметилформамида. Разработан метод получения тиостанната серебра взаимодействием нитрата серебра с сульфидом олова(1¥). Установлено, что при 353-453К и в pH=3-4 среде получаются соединения Ag8SnS6 в мольных соотношениях AgNO3/SnS2=8:3 соответственно. В зависимости от температуры и времени термической обработки получаются частицы разных размеров и форм. Расшифровкой дифракционных линий соединения Ag8SnS6 получены следующие параметры орторомбической решетки ((Пр. гр. Pna21)):a = 15,3338; b = 7,5620; о c = 10,7244 А . Температура полиморфного перехода и плавления Ag8SnS6 445 и 1 120 K соответственно.

The resulting compound Ag8SnS6 in dimethylformamide medium.pdf Непрерывный поиск и исследование новых функциональных материалов является важнейшим фактором развития современной науки и техники. Тиостаннаты серебра (Ag2SnS3, Ag2Sn2S5, Ag4Sn3S8 и Ag8SnS6) относятся к числу важных функциональных материалов современной техники. Большинство соединений этого класса широко используются или считаются перспективными материалами с ценными полупроводниковыми, фото-, сегнето- и термоэлектрическими свойствами. В системе Ag-Sn-S известны соединения составов Ag2SnS3, Ag2Sn2S5, Ag4Sn3S8 и Ag8SnS6. Из них Ag8SnS6 обладает уникальными полупроводниковыми свойствами [1-5]. Данное соединение Ag8SnS6 плавится конгруэнтно при 1 125 К [1]. Температура его полиморфного превращения равна 444 К [2]. Обе модификации Ag8SnS6 изоструктурны с соответствующими кристаллическими модификациями Ag8GeS6 и имеют следующие параметры решетки: а = 15,298; b = 7,548; с = 10,699 А [3-5]. Из литературных данных [1-5] известно, что тиостаннаты серебра синтезируются при высоких температурах (1000-1150 К) в вакуумированных (~10-2 Па) кварцевых ампулах путем сплавления элементных компонентов или сульфида олова(1У) с сульфидом серебра(1). Для гомогенизации этих соединений требуются высокая температура и слишком много времени. В связи с этим получение тиостаннатов серебра(1) в раствор при низких температурах является одним из наиболее актуальных вопросов. Известно, что в последнее время получение халькогенидов J-металлов в полярных и малополярных органических растворителях имеет большое практическое значение, так как в составе полученных соединений, в среде органического растворителя, примесей бывает меньше. Кроме того, формирование нано-и микрочастиц происходит очень легко. В литературе информация о получении тиостаннатов серебра в среде диметилформамида почти отсутствует. Диметилформамид - часто используемый растворитель для проведения химических реакций и очистки веществ перекристаллизацией благодаря высокой растворяющей способности как для органических соединений, так и для некоторых неорганических солей. Диметилформамид является полярным апротонным растворителем с высокой точкой кипения (426 K). Он способствует прохождению реакций с полярным механизмом, таких как SN2 реакций. Неустойчив к действию сильных кислот и оснований, что приводит к гидролизу, особенно при высоких температурах. Диэлектрическая проницаемость равна 36,71 [2]. Учитывая это, в синтезе соединения AgeSnS6 в качестве растворителя мы использовали диметилформамид. В статье приведены результаты исследования условий получения соединения AgsSnS6 из AgNO3 и SnS2 в среде диметилформамида. Экспериментальная часть и результаты В качестве исходных веществ для синтеза соединения Ag8SnS6 были использованы AgNO3 и SnS2. Для синтеза SnS2 брали соединение SnCl22H2O и растворяли в концентрированной соляной кислоте, а затем окисляли пероксидом водорода до SnCl4. В полученный SnCl4 приливали раствор тиоацетамида и получали осадок SnS2. Затем осадок SnS2 промывали дистиллированной водой и сушили в вакууме при температуре 353 К. Навески 0,118 г SnS2 и 0,2293 г AgNO3 были взяты в мольном соотношении, согласно уравнению реакции 8AgNO3+3SnS2^Ag8SnS6+2Sn(NO3)4, перемешаны и к этой смеси приливали 20 мл диметилформамида. Раствор перемешивали в течение 30 мин, затем каждый из образцов перемещали в 3 автоклава и в течение 48 ч нагревали при температурах 353, 405 и 453 К. После синтеза осадок отфильтровывали. Для извлечения излишки олова промыли 0,1 М раствором азотной кислоты, дистиллированной водой и этанолом. Очищенный осадок в течение 1 ч высушивали при 353 К. Полученный осадок подвергся микроструктурному анализу (в микроскопе фирмы HITACHI TM 3000). Было установлено, что при 353 К образуются наночастицы. При 403 и 453 К наблюдается формирование нано-стержней. Наностержни при 453 К образуются длиной 4-7 мкм и шириной 382-487 нм. Практически было установлено, что ширина и длина нано-стержней изменяются в зависимости от температуры и времени термической обработки. Рис. 1. Микрофотографии наночастиц соединения Ag8SnS6 при температурах: а) 353 К; б) 403 К; в) 453 К Индивидуальность синтезированных соединений контролировали методами дифференциально-термического (ДТА) (пирометр НТР-70, прибор Термоскан-2, инертная атмосфера) и рентгенофазового (РФА) анализов (2D PHASER "Bruker", CuKa, 29, 20-80 град.). На кривой ДТА соединения AgsSnS6 обнаружены два эндотермических эффекта. Эндотермический эффект, обнаруженный при 445 К, соответствует полиморфному превращению соединения Ag8SnS6. При этой температуре происходит полиморфное превращение: aAg8SnS6^PAg8SnS6. Эндотермический эффект при 1 120 К соответствует температуре плавления соединения Ag8SnS6 (рис. 2), что согласуется с литературными данными, которые представлены выше. дт^ 500 700 900 1100 т к Рис. 2. Кривая ДТА соединения Ag8SnS6 По данным РФА установлено, что при 353-453 К полученное соединение Ag8SnS6 в основном находится в аморфном состоянии (рис. 3, а). После термической обработки соединения Ag8SnS6 при 1 100 К в течение 2 ч снова провели РФА (рис. 3, b). В результате их расшифровки получены следующие параметры орторомбической решетки (Пр. гр. Pna2i): a = = 15,3338; b = 7,5620; c = 10,7244 А . Рис. 3. Дифрактограмма соединения AgsSnSe: а) наночастиц; b) кристал В работе также было изучено влияние pH среды (pH METER-pH410 «АКВИЛОН») и температуры на полное осаждение соединения Ag8SnS6. Для получения в растворе кислотной среды используют азотную кислоту и при различных значениях pH среды в температурном интервале 353-453 К контролировали выход продукта. Установлено, что максимальный выход соединения AgsSnSe наблюдается при pH = 3,8 и температуре 343 К. По данным РФА установлено, что при pH > 5 в системе образуется смесь продуктов: Sn(OH)3NO3, H2SnO3, Sn(NO3)4 и Ag8SnS6. При pH < 2 соединение Ag8SnS6 разлагается. Влияние pH среды и температуры на полное осаждение соединения Ag8SnS6 представлено в табл. 1. Т а б л и ц а 1 Результаты исследования влияния рН-среды и температуры на выход соединения AgsSnS6 Температура, К pH Масса соединения Ag8SnS6, мг Выход соединения AgsSnS6, % 323 3,5 310,1 92,59 343 3,8 326,6 97,52 353 4 323,8 96,68 373 4 319,8 95,49 Заключение Разработан метод получения тиостанната серебра (Ag8SnS6) взаимодействием нитрата серебра с сульфидом олова(1У). Было получено индивидуальное соединение Ag8SnS6 в результате реакции обмена в среде ди-метилформамида. Установлено, что максимальный практический выход этого соединения наблюдается при обработке раствора SnS2 и AgNO3 в ди-метилформамиде при температуре 353-453 К и pH = 3-4.

Ключевые слова

наночастица, химическое осаждение, диметилформа-мид, полиморфный переход, плавление, nanoparticle, the chemical vapor deposition, dimethylformamide, the concentration of components, the polymorphic transition, the melting

Авторы

ФИООрганизацияДополнительноE-mail
Гусейнов Горхмаз Мансур оглыИнститут природных ресурсов Нахчыванского отделения Национальной академии наук Азербайджанад-р хим. наук; доцент, зав. лабораторией химии и технологии минеральных ресурсовqorxmazhuseynli@rambler.ru
Всего: 1

Ссылки

Бабанлы М.Б., Юсибов Ю.А., Абишев В.Т. Трехкомпонентные халькогениды на ос нове меди и серебра. Баку : БГУ, 1993. 342 с.
Babanly M.B., Yusibov Y.A., Babanly N.B. The EMF method with solid-state electrolyte in the thermodynamic investigation of ternary Copper and Silver Chalcogenides / Electromotive force and measurement in Several systems / еd. S. Kara. Intechweb. Org. 2011. P. 57-78. (ISBN 978-953-307-728-4).
Gorochov O. Les composes Ag8MX6 (M= Si, Ge, Sn et X= S, Se, Te) // Bull. Soc. Chim. Fr. 1968. P. 2263-2275.
Wang N., Fan A.K. An experimental study of the Ag2S-SnS2 pseudobinary join // Neues Jahrb. Mineral. Abh. 1989. Vol. 160. P. 33-36.
Wang N. New data for Ag8SnS6 (canfeildite) and Ag8GeS6 (argyrodite) // Neues Jahrb. Mineral. Monatsh. 1978. P. 269-272.
 Получение соединения Ag<sub>8</sub>SnS<sub>6</sub> в среде диметилформамида | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2016. № 1(3).

Получение соединения Ag8SnS6 в среде диметилформамида | Вестн. Том. гос. ун-та. Химия. 2016. № 1(3).