Российские ученые предложили новый подход к созданию материалов для газовых сенсоров и энергетики
На фото первый автор статьи Андрей Гавриков
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова разработали методику получения сложных оксидов кадмия-марганца, которую можно использовать для создания сенсоров на токсичные газы и устройств для энергетики (в частности, суперконденсаторов). Подробнее о работе ученых можно прочитать в журнале Applied Organometallic Chemistry.
Сложные оксиды – это оксиды, образованные двумя и более металлами. Они используются для получения самых разнообразных материалов, включая катализаторы, сенсоры, магнитные материалы и адсорбенты, энергоемкие композиты. Материалы на основе манганита кадмия характеризуются высокой сенсорной чувствительностью по отношению к высокотоксичным оксидам азота и способны эффективно удалять высокотоксичные вещества (например, органические красители) из гидросферы за счет их адсорбции.
Классический метод получения материалов на основе манганита кадмия – его еще называют «керамический» – основан на проведении взаимодействии соответствующих оксидов металлов: кадмия и марганца. Метод время- и энергозатратный: для получения материала необходим длительный (несколько десятков часов) отжиг при высоких температурах (порядка 1000 °С). При этом, равномерного распределения ионов кадмия и марганца в конечном продукте добиться очень сложно, что негативно сказывается на его свойствах. Поэтому сейчас ученые ищут альтернативные – более экспрессные и экономичные – методы получения манганита кадмия. Именно такой подход недавно предложили российские ученые. В его основе – образование манганита кадмия в результате разложения новых биметаллических координационных соединений с заданным соотношением кадмия и марганца.
«Преимущество метода заключается в том, что требуемое для получения манганита кадмия равномерное распределение ионов кадмия и марганца обеспечивается уже на этапе получения координационных соединений-предшественников. Таким образом, задача получения сложного оксида фактически сводится к тому, чтобы “убрать лишнее”, то есть, органические фрагменты комплексов за счет их термического разложения. А для этого, в свою очередь, требуется куда меньше времени и энергии по сравнению с керамическим методом. Так, длительность получения манганита кадмия по нашей методике примерно в 10 раз меньше, чем по классическим», – комментирует исследование старший научный сотрудник Лаборатории магнитных материалов ИОНХ РАН, кандидат химических наук Андрей Гавриков.
В дальнейшем авторы планируют использовать свои разработки для получения материалов на основе манганита кадмия с большой площадью поверхности – наночастиц, тонких пленок и др. – поскольку именно поверхность определяет эффективность применения таких материалов.
Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 19-73-00336).