Фазовое состояние, структура и сенсорные характеристики наноструктурированных полупроводниковых металлоксидов, легированных ионами металлов переменной валентности

Проект направлен на синтез полупроводниковых металлоксидных композитов, легированных ионами металлов переменной валентности, а также исследование структуры и сенсорных характеристик подученных материалов при детектировании восстановительных газов в воздухе. В качестве основного полупроводникового оксида в работе будет использован In2O3, а в качестве легирующих добавок оксиды таких металлов как, например, Sn и Со, поскольку ионы этих металлов могут менять валентность в зависимости от условий формирования и функционирования композита. Композиты будут синтезированы импрегнированием кристаллов In2O3 растворами солей модифицирующих металлов с последующим отжигом образующихся систем и превращением солей в соответствующие окислы.Использование лигандов, содержащих ионы переменной валентности и взаимодействующих преимущественно с соединениями определенной химической природы, должно повысить селективность и чувствительность композита при детектировании таких соединений. В качестве детектируемых газов выбраны CO и NH3, молекулы которых содержат неподеленные электронные пары, образующие комплексы с легирующими ионами металлов, а также водород, взаимодействие которого с этими ионами может ускорять его диссоциацию, определяющую сенсорный эффект.Действие легирующего компонента определяется фазовым состоянием композита и зависит от того, входят молекулы легирующей добавки в решетку основных проводящих кристаллов композита или выделяются в виде кластеров на поверхности этих кристаллов. Для определения фазового состояния композита будут использованы методы рентгеновской дифракции и высокоразрешающей электронной микроскопии, содержание ионов металлов в наночастицах композита будет определяться с помощью рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии. Электронная структура композитов будет охарактеризована с помощью радиационной фотоэлектронной спектроскопии, позволяющей выяснить особенности электронного состояния, как ионов металлов, так и кислородных ионов. Результаты работ по проекту позволят найти оптимальные пути получения высокоэффективных нанокомпозитных сенсоров для селективного детектирования исследуемых газов.