doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-4-457-462


УДК 539.234

Особенности морфологии микро- и нанопористых пленок меди и серебра для фотокаталитического применения, синтезированных с использованием реакции замещения

Безруков П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Безруков П.А., Нащекин А.В., Никоноров Н.В., Сидоров А.И. Особенности морфологии микро- и нанопористых пленок меди и серебра для фотокаталитического применения, синтезированных с использованием реакции замещения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2021. Т. 21, № 4. С. 457–462. doi: 10.17586/2226-1494-2021-21-4-457-462


Аннотация
Предмет исследования. Представлены результаты экспериментального исследования морфологии тонких микро- и нанопористых пленок серебра и меди, синтезированных с использованием реакции замещения. Метод. Синтез пленок серебра осуществлен путем погружения полированных пластин из меди марки М1 в раствор азотнокислого серебра. Пленки меди погружались в раствор медного купороса подложек из электролитического железа, а также из железа, покрытого путем вакуумного напыления слоем олова толщиной 5 мкм. Изучение морфологии синтезированных пленок выполнено с помощью сканирующего электронного микроскопа. Основные результаты. Исследования показали, что через 2 с после начала реакции на подложках формируются металлические пленки толщиной примерно 1 мкм, которые состоят из кристаллических микро- и нанодендритов. Пленки из серебра содержат кристаллические пластины серебра с поперечным размером до 2 мкм. При увеличении продолжительности реакции происходит уплотнение слоя металла. Минимальный размер пор при этом составляет 20 нм. Практическая значимость. Синтезированные пленки могут служить основой для создания микро- и наноструктур полупроводник-металл, предназначенных для фотокаталитического разложения воды. Пленки могут быть использованы в био- и химических сенсорах для усиления рамановского рассеяния.

Ключевые слова: морфология, структура, пористая пленка, серебро, медь, реакция замещения

Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 20-19-00559). Электронно-микроскопические исследования выполнены с использованием оборудования Федерального центра коллективного пользования «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях», поддержанного Минобрнауки России.

Список литературы
  1. Stolarczyk J.K., Bhattacharyya S., Polavarapu L., Feldmann J. Challenges and prospects in solar water splitting and CO2 reduction with inorganic and hybrid nanostructures // ACS Catalysis. 2018. V. 8. N 4. P. 3602–3635. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b00791
  2. Han Z., Qiu F., Eisenberg R., Holland P.L., Krauss T.D. Robust photogeneration of H2 in water using semiconductor nanocrystals and a nickel catalyst // Science. 2012. V. 338. N 6112. P. 1321–1324. https://doi.org/10.1126/science.1227775
  3. Ben-Shahar Y., Scotognella F., Kriegel I., Moretti L., Cerullo G., Rabani E., Banin U. Optimal metal domain size for photocatalysis with hybrid semiconductor-metal nanorods // Nature Communications. 2016. V. 7. P. 10413. https://doi.org/10.1038/ncomms10413
  4. Wu K., Lian T. Quantum confined colloidal nanorod heterostructures for solar-to-fuel conversion // Chemical Society Reviews. 2016. V. 45. N 14. P. 3781–3810. https://doi.org/10.1039/c5cs00472a
  5. Lang X.Y., Chen L.Y., Guan P.F., Fujita T., Chen M.W. Geometric effect on surface enhanced Raman scattering of nanoporous gold: Improving Raman scattering by tailoring ligament and nanopore ratios // Applied Physics Letters. 2009. V. 94. N 21. P. 213109. https://doi.org/10.1063/1.3143628
  6. Jia Y., Ryckman J.D., Ciesielski P.N., Escobar C.A., Jennings G.K., Weiss S.M. Patterned nanoporous gold as an effective SERS template // Nanotechnology. 2011. V. 22. N 29. P. 295302. https://doi.org/10.1088/0957-4484/22/29/295302
  7. Qiu H., Zhang Z., Huang X., Qu Y. Dealloying Ag-Al alloy to prepare nanoporous silver as a substrate for surface-enhanced raman scattering: Effects of structural evolution and surface modification // ChemPhysChem. 2011. V. 12. N 11. P. 2118–2123. https://doi.org/10.1002/cphc.201100205
  8. Ma C., Trujillo M.J., Camden J.P. Nanoporous silver film fabricated by oxygen plasma: A facile approach for SERS substrates // ACS Applied Materials & Interfaces. 2016. V. 8. N 36. P. 23978–23984. https://doi.org/10.1021/acsami.6b08191
  9. Jiang R., Xu W., Wang Y., Yu S. Tunable porous silver nanostructures for efficient surface-enhanced Raman scattering detection of trace pesticide residues // New Journal of Chemistry. 2018. V. 42. N 21. P. 17750–17755. https://doi.org/10.1039/C8NJ04060E
  10. Pshenova A.S., Sidorov A.I., Antropova T.V., Nashchekin A.V. Luminescence enhancement and SERS by self-assembled plasmonic silver nanostructures in nanoporous glasses // Plasmonics. 2019. V. 14. N 1. P. 125–131. https://doi.org/10.1007/s11468-018-0784-5
  11. Strelchuk V.V., Kolomys O.F., Golichenko B.O., Boyko M.I., Kaganovich E.B., Krishchenko I.M., Kravchenko S.O., Lytvyn O.S., Manoilov E.G., Nasieka Iu.M. Micro-Raman study of nanocomposite porous films with silver nanoparticles prepared using pulsed laser deposition // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronic. 2015. V. 18. N 1. P. 46–52. https://doi.org/10.15407/spqeo18.01.046
  12. Stockman M.I. Electromagnetic theory of SERS // Topics in Applied Physics. 2006. V. 103. P. 47–65. https://doi.org/10.1007/3-540-33567-6_3
  13. Komissarenko F.E., Mukhin I.S., Golubok A.O., Nikonorov N.V., Prosnikov M.A., Sidorov A.I. Effect of electron beam irradiation on thin metal films on glass surfaces in a submicrometer scale // Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS. 2016. V. 15. N 1. P. 013502. https://doi.org/10.1117/1.JMM.15.1.013502
  14. Choi S., Dickson R.M., Yu J. Developing luminescent silver nanodots for biological applications // Chemical Society Reviews. 2012. V. 41. N 5. P. 1867–1891. https://doi.org/10.1039/c1cs15226b
  15. Arnob M.M.P., Artur C., Misbah I., Mubeen S., Shih W.C. 10×-enhanced heterogeneous nanocatalysis on a nanoporous gold disk array with high-density hot spots // ACS Applied Materials and Interfaces. 2019. V. 11. N 14. P. 13499–13506. https://doi.org/10.1021/acsami.8b19914
  16. Shen Z., O’Carroll D.M. Nanoporous silver thin films: multifunctional platforms for influencing chain morphology and optical properties of conjugated polymers // Advanced Functional Materials. 2015. V. 25. N 22. P. 3302–3313. https://doi.org/10.1002/adfm.201500456
  17. Koya A.N., Zhu X., Ohannesian N., Yanik A.A., Alabastri A., Zaccaria R.P., Shih R. K.W.-C., Garoli D. Nanoporous metals: From plasmonic properties to applications in enhanced spectroscopy and photocatalysis // ACS Nano. 2021. V. 15. N 4. P. 6038–6060. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c10945
  18. Ron R., Haleva E., Salomon A. Nanoporous metallic networks: fabrication, optical properties, and applications // Advanced Materials. 2018. V. 30. N 41. P. 1706755. https://doi.org/10.1002/adma.201706755
  19. Feder J. Fractals. New York: Springer Science+Business, 1988. XXVI, 284 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4899-2124-6


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2021 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика