Получение наночастиц ZnO разложением пористых металл-органических каркасных структур типа ZIF-8

Целью моей дипломной работы являлось получение наночастиц оксида цинка, допированных ионами кобальта, разложением пористых металл-органических каркасов типа ZIF-8. Данные соединения интересны, так как наноструктуры на основе ZnO считаются многообещающими кандидатами на реализацию наноразмерных электронных, оптических и механических устройств. Например, могут быть получены источники УФ-излучения и газовые сенсоры с высокой чувствительностью к различным вредным газам. Кроме того, вышеупомянутые наноструктуры обладают фотокаталитической активностью и другими ценными свойствами. Также оксид цинка является экологически безопасным и биосовместимым материалом, что важно для его биомедицинских применений. В дальнейшем планируется использование синтезированных в данной работе соединений в качестве сцинтилляторов в составе композитных препаратов в фотодинамической терапии. Металл-органические каркасы (англ. «metal-organic frameworks») — это растущий класс пористых координационных полимеров, который является очень привлекательным для научных деятелей по всему миру. Цеолитные имидазольные каркасы (англ. «zeolitic imidazolate frameworks») образуют подкласс МОК и обладают определенными преимуществами, такими как термическая и химическая стабильность. В них ионы металла (Zn, Co, Ni, Cu и других) окружены тетраэдрами из атомов азота и соединены через имидазольный цикл. Использование ZIF в качестве прекурсоров имеет ряд преимуществ: узкое распределение получаемых наночастиц по размерам, формирование пористой углеродной оболочки, обогащенной азотом при пиролизе в инертной атмосфере, и возможность получения композитных структур типа оболочка-ядро. Литературный обзор (Глава 1) посвящён ознакомлению с различными видами металл-органических каркасов, а также с основными методами, применяемыми для их анализа. Мною описан синтез соединений типа ZIF-8 микроволновым методом в реакторе CEM Mars 6. Полученные образцы были изучены при помощи порошковой рентгеновской дифракции, термогравиметрического и рентгеноструктурного анализов, просвечивающей электронной микроскопии и XANES-спектроскопии. В результате мы получили материалы, отвечающие критериям: • однофазность; • высокая пористость; • наноразмерность частиц. В работе также содержится описание синтеза наночастиц оксида цинка, легированных кобальтом, путём сжигания полученных прекурсоров. Кроме того, для части образцов использовалась дополнительная обработка тетраэтоксисиланом, чтобы уменьшить размер частиц оксидов и сформировать защитный кремниевый слой на поверхности продукта. Обработка ZIF силикатами предотвращает агломерацию в процессе пиролиза и повышает биосовместимость образцов. Полученные материалы были изучены при помощи рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, а также измерены их магнитные характеристики. Спасибо за внимание!