Президентская программа
исследовательских проектов

Новый подход к созданию материалов для газовых сенсоров и энергетики

Первый автор статьи Андрей Гавриков. Источник: Пресс-служба ИОНХ РАН

Сложные оксиды – оксиды, образованные двумя и более металлами – используются для получения самых разнообразных материалов, включая катализаторы, сенсоры, магнитные материалы и адсорбенты, энергоемкие композиты и других. В частности, материалы на основе манганита кадмия (CdMn2O4) характеризуются высокой сенсорной чувствительностью по отношению к высокотоксичным оксидам азота. Кроме того, материалы на основе манганита кадмия способны эффективно удалять высокотоксичные вещества (например, органические красители) из гидросферы за счет их адсорбции.

 
Классический, керамический, метод получения материалов на основе CdMn2O4 основан на проведении взаимодействии соответствующих оксидов металлов – кадмия (CdO) и марганца (MnxOy). Однако при этом чрезвычайно сложно добиться равномерного распределения ионов кадмия и марганца в конечном продукте, что негативно сказывается на его свойствах. Кроме того, необходим длительный (несколько десятков часов) отжиг при высоких, порядка 1000 °С, температурах, что делает данный метод чрезвычайно время- и энергозатратным. Поэтому особое значение приобретает разработка альтернативных, более экспрессных и экономичных методов получения манганита кадмия.
 
Именно такой подход был недавно предложен российскими учеными. В его основе — образование CdMn2O4 в результате разложения новых биметаллических координационных соединений с заданным соотношением кадмия и марганца.
 
Комментирует исследование старший научный сотрудник Лаборатории магнитных материалов ИОНХ РАН, кандидат химических наук Андрей Гавриков: «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».
 
В дальнейшем авторы планируют использовать свои разработки для получения материалов на основе CdMn2O4 с большой площадью поверхности – наночастиц, тонких пленок и других – поскольку именно поверхность определяет эффективность применения таких материалов.

Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 19-73-00336) и опубликована в журнале Applied Organometallic Chemistry.

Возврат к списку