Жас ғалымдар, магистранттар, студенттер мен мектеп оқушыларының «хxi сәтбаев оқулары»
жүктеу/скачать 4.43 Mb. Pdf көрінісі
|
| «XXI Сәтбаев оқулары»
«СТУДЕНТТЕР» сериясы кем болады. Осыған орай бөлшектердің көлемі ұлғайған сайын оның сыртқы атомдарының саны азайып, олардың әрекеттесетін заттармен координациялау жағдайы төмендейді [5, 252 б.] Металлдық бөлшектердің сыртқы қабаттарын зерттеу үшін теориялық және тәжірибелік зерттеулер түрі қолданылады. Теориялық зерттеу кристалдың біртекті формасының талдауымен негізделеді. Кристалдың біртекті формасы термодинамикалық заңнамаларға негізделген [6, 653 б.] Қабаттың құрылымдарын тәжірибелік зерттеу біршама қиындау болып келеді, себебі зерттеулер кезінде атомдық құрылысты қамтитын әдістер қолданылуы тиіс[7, 299 б. ]. Мұндай зерттеу әдістерінің бірі мөлдір электрондық микроскопия (МЭМ) болып табылады. МЭМ арқылы нанобөлшекті зерттеу кезінде, қабаттардың кейбір бөлігі кедір-бұдыр, кейбір бөлігі тегіс болатынын және олардың нанобөлшектердің көлемінің әр-түрлілігіне байланысты өзгеретіні дәлелденген. Қабат құрылымын МЭМ әдісімен компьютерлік жобалау барысында, көлемі 8 нм болатын платина бөлшегінде 37 % (111) шеті, 28 % (110) шеті және 35 % кедір-бұдыр шет болатыны дәлелденді. Платина бөлшегінің қабаттарының компьютерлік модельдеу нәтижесі сурет 1 көрсетілген [8, 67 б.]. Сурет 1 – Көлемі 8 нм платина бөлшегінің сыртқы қабатының шеттерінің типі және моделі [1] Жоғарыда келтірілген мәліметтерді қорытындылай отыра нанобөлшектің сыртқы қабаттарының кедір-бұдырлы шеттерінде жазық шеттеріне қарағнада адсорбциялау төмен жүретінін аңғаруға болады. Бұл өз кезегінде катализдік реакцияларға өз әсерін тигізеді. Электрондық қасиеті. Нанобөлшектегі атомдар саны аз болғандықтан соң, олардың электрондық құрылымы бос атомдардың энергияларының дискретті теңдеуімен көлемдік металлдың энергиялар аймағына тәуелді болып келеді. Металлдық бөлшектердің электрондық құрылымы олардың өлшемдеріне тәуелді болатыны анықталған [8, 69 б.]. Бұл тұжырымды зерттеу барысында нанометрлік бөлшектердің энергетикалық деңгейлерінің спектрлері үлкен молекула спектрлеріне ұқсас деген болжама болған. Үлкен металлдық бөлшекте атомдардың электрондық деңгейлері бір-біріне жақын орналасқан, соның нәтижесінде олар бір-бірімен жанасып, энергетикалық жолақтар түзеді. Көрші тұрған энергетикалық деңгеймен ара қатынасты анықтау үшін келесі теңдеу ұсынылған: (1) мұндағы E F – Ферми деңгейінің энергиясы, N – металл бөлшегіндегі атомдар саны. Осы формулаға сәйкес, бөлшектің электрондық қасиеттері өзгере бастайтын максималды өлшемі 2 нм. Кейін бұл тұжырымдама тәжірибелік түрде дәлелденді. Тәжірибе жүзінде нанобөлшектердің өлшемі 2–5 нм болған кезде олардың қасиеттері өзгеретіні дәлелденді. Тіпті, өзгеріс барысында металл бөлшектері диэлектрик заттарға айналғандығы байқалған. Бұл тұжырым, металлдық бөлшектің көлемдерін кішірейткен сайын, ішкі энергетикалық деңгейдегі электрондардың энергиялық байланыстарының (Δ) ұзаруы салдарынан болатынына негізделген. Дегенмен, бұл тұжырым барлық жағдайда сақтала бермейді. Әр фазада өзіне тән өткізгіштігі болатын, әр текті жүйеде, нанобөлшектердің электрондық қасиеттері әр түрлі болады. Бұл жағдайда әр фазадағы жоғарғы зарядтар бір-бірінен өзгеше болады да, өткізгіштеу фаза дифференциалды зарядталады. Бұл жағдай тасымалдағышы – диэлектрикке жанасқан металл нанобөлшектерінен тұратын гетерогенді катализаторларға қатысты болады. Алюминий оксидіне байланыстырылған бөлшектер өлшемі 10– 100 нм болатын күміс катализаторларын зерттеген кезде, өлшемдері 50 нм асатын бөлшектерге Ag 3 d 5/2 спектрлерінің 0,3–0,4эВ кері |