Введение к работе
Актуальность темы. Благодаря разнообразию свойств кристаллические сульфиды металлов находят широкое применение в качестве полупроводниковых, радиотехнических и электрооптических материалов, люминофоров, катализаторов, твердых смазок и огнеупоров, в производстве ядерной и космической техники, в электронике и фармакологии, перспективны они также и как ВТСП-материалы. В связи с этим, в настоящее время интенсивно разрабатываются новые способы получения сульфидов (поликристаллических образцов, монокристаллов и тонких пленок).
Известные способы получения сульфидов металлов приводят к образованию, наряду с кристаллическими, аморфных осадков или смеси аморфной и кристаллических фаз. Большинство методов синтеза протекают с использованием газообразного сероводорода, что небезопасно с экологической точки зрения. Поэтому продолжает оставаться актуальной проблема разработки новых экологически безопасных технологий получения сульфидов металлов, в том числе в неводных средах.
В настоящей работе, предложен синтез сульфидов р- и d- металлов I-FV групп периодической системы в неводной среде. Исследуемая в работе технология основана на взаимодействии соединений металла, в частности, карбоксилатов, с элементной серой в среде предельных углеводородов. В литературе практически отсутствуют данные по растворимости серы в индивидуальных н-алканах. Недостаточно изучен и механизм образования сероводорода. Вследствие этого, актуальным представляется исследование растворимости серы в н-алканах, изучение механизма реакций образования сероводорода и сульфидов. Интерес представляет также сравнительное изучение физико-химических свойств сульфидов металлов, полученных известными методами и по технологии, предложенной в работе.
Цель работы. Целью настоящей работы является разработка и исследование новых экологически безопасных способов получения сульфидов металлов в неводных средах н-алканов, а также:
разработка метода определения растворимости веществ в легколетучих растворителях,
исследование растворимости элементной серы и некоторых карбоксилатов металлов в н-алканах,
изучение процесса выделения сероводорода при взаимодействии серы с н-алканами,
сравнительный анализ физико-химических свойств сульфидов металлов, полученных в водной и неводной среде.
Научная новизна. Основной экспериментальный материал полу
чен впервые. Предложен новый экологически безопасный способ по
лучения сульфидов металлов в среде предельных углеводородов, кото
рый основан на совмещении реакции получения сероводорода и синте
за сульфида в той же неводной среде/Разработанный способ соответ
ствует современным тенденциям развития химических технологий, от
вечает требованиям техники безопасности и принципам энерго- и ре-,
сурсосбережения. Определены оптимальные условия синтеза сульфи
дов в неводных средах и предложены, так назьшаемые, "свернутый" и
"дробный" методы синтеза. , "
Впервые изучена растворимость элементной серы в н-алканах ряда Сб-Сш в широком интервале температур, а также растворимость некоторых карбоксилатов металлов в н-декане при температуре кипения последнего. Впервые изучена кинетика выделения сероводорода при взаимодействии серы с н-деканом. Впервые исследовано влияние УФ-излучения на синтез сульфидов металлов в среде н-алканов и на кинетику выделения сероводорода.
Предложен метод расчета и приведены расчетные данные по энергиям кристаллических решеток сульфидов металлов и по энергиям связи металл - сера.
Практическая значимость. Разработка препаративных, методов синтеза сульфидов металлов в жидких парафиновых углеводородах является основой для дальнейшего развития экологически безопасной технологии синтеза халькогенидов металлов в неводных средах. Результаты исследования растворимости элементной серы в н-алканах в широком интервале температур представляют значительный теоретический и практический интерес и могут быть использованы как справочные данные. Существенный интерес имеют рассчитанные значения энергий кристаллических решеток сульфидов металлов и энергий связи металл - сера. Предложенный метод расчета энергетических характеристик кристаллических решеток можно использовать и для других классов неорганических соединений (нитридов, боридов, фторидов и
Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на III Международной конференции по химии нефти (Томск, 1997), на "Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования" (Москва, 1997), на IX Сибирской школе молодых ученых по неорганической химий "Материало- '_.. и энергосбережение" (Новосибирск, 1998), на IV Международной школе-семинаре "Эволюция дефектных "структур в конденсированных средах" (Барнаул, 1998), на Всероссийской научно-приктической конференции "Достижение науки и техники — развитию сибирских регионов" (Красноярск, 1999), на 2-ом Международном симпозиуме ЮНЕСКО "Экологическое образование для устойчивого развития"
(Барнаул, 1999), на XXVI научной конференции студентов, аспирантов, магистрантов. (Барнаул, 1999), на П Международной научно-практической конференции "Экология и жизнь" (Пенза, 1999).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 16 печатных работ: 6 статей, 9 тезисов, получен патент РФ..
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов, списка литературы и приложения. Содержание работы изложено на 160 страницах машинописного текста и содержит 26 таблиц, 35 рисунков. Список цитируемой литературы включает 184 наименования.