Коваленко О. А. ОСОБЛИВОСТІ ФОРМУВАННЯ ІЗО- ТА АНІЗОТРОПНИХ НАНОСТРУКТУР ТИТАНАТУ БАРІЮ

English version

Дисертація на здобуття ступеня кандидата наук

Державний реєстраційний номер

0424U000028

Облікова картка дисертації

0424U000028.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 02.00.04 - Фізична хімія

24-01-2024

Спеціалізована вчена рада

Д 26.207.02

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича Національної академії наук України

Анотація

Дисертаційна робота присвячена синтезу нанорозмірних частинок на основі ВаТіО3 різної структури та морфології, а також дослідженню факторів, що впливають на фізико-хімічні властивості матеріалу та визначають взаємозв’язок між хімічним складом, структурою, морфологією та властивостями даного матеріалу. Встановлено зв’язок між умовами осадження прекурсорів в методі Пекіні, складом осадженої проміжної сполуки, характером термічного розкладу та фізико-хімічними властивостями кінцевого ВаТіО3. Показано оптимальні умови формування оксалатних комплексів з мінімальною кількістю гідроксильних груп, відмінність у механізмі їх термічного розкладу, а також їх переваги з точки зору формування однофазної сполуки ВаТіО3, мінімізації температури термічного розкладу проміжного комплексу, а також розмірів частинок кінцевого ВаТіО3. Показано залежність фазового складу та розмірів агрегатів від співвідношення Ва/Ті. Показано залежність розмірів кристалітів та частинок від умов осадження прекурсору та співвідношення Ва/Ті. Показано синергетичний вплив рН середовища та концентрації реагентів на формування агрегатів на основі гексагоноподібних двовимірних нанорозмірних полікристалів та припущено природу гексагональної форми даних агрегатів. Показано вплив параметрів гідротермального синтезу (природи вихідного прекурсору та розчинника, концентрації реагентів, рН середовища, температури та тривалості процесу) на розвиток ізо- та анізотропної структури кристалу на основі ВаТіО3 та його проміжних сполук, а також їх морфологію. Показано вплив природи, полярності та концентрації молекул ПАР на селективність інгібування граней кристалу та характер його росту. Встановлено діапазон перенасичення для отримання монокристалічних наностержней BaTiO3 з c/a = 1.013 та співвідношенням сторін частинок 6–9. Припущено можливі причини формування одновимірних монокристалів ВаТіО3. Встановлено лінійну залежність ширини та довжини частинок від ступеня перенасичення з від’ємним нахилом в діапазоні SR = 19 – 39. Виявлено зміну домінуючого механізму кристалізації з топотактичного перетворення in-situ на розчинення-осадження вище SR = 19. Було виявлено, що збереження морфології відбувається переважно через механізм in-situ і вимагає нижчої швидкості осадження частинок і напружень в кристалі. Показано розвиток морфології від пластинчастого проміжного прекурсору (SR = 6 – 9) до стержнеподібного продукту з співвідношенням сторін 6 – 9 (SR = 19 – 29) і до наночастинок з невизначеною формою та центрисиметричною структурою (SR = 39). 23 Показано можливість отримання мезокристалічних двовимірних наночастинок ВаТіО3 з високою орієнтацією кристалів (дезорієнтація не більше 2 град) з розмірами зерен 22 нм за рахунок комбінування гідротермальних умов (200 С, 10 бар) для формування пластинчастих шаблонів на основі гліколяту металів та подальшої термічної обробки за звичайного тиску та температури 730 °С до повного перетворення проміжної сполуки в ВаТіО3. Показано склад прекурсору та особливості його трансформації в мезокристал ВаТіО3. Вперше виміряно електричні властивості безпосередньо нанорозмірних пластин на основі ВаТіО3 та його проміжних сполук. Вперше виявлено резистивні властивості пластинчастих зразків прекурсору та ВаТіО3, що вказує на потенційне використання даних зразків в якості шару резистивного перемикання в мемристорах. Ключові слова: наноструктури, ВаТіО3, перовскіт, монокристал, полікристал, меха-нізм кристалізації, оксалатний комплекс, осадження, гідротермальний синтез, термічний розклад, морфологія, анізотропія, резистивні властивості.

Читати повністю

Публікації

Kovalenko O. Formation of single-crystalline BaTiO3 nanorods from glycolate by tuning the supersaturation conditions / Kovalenko, O., Škapin, S. D., Kržmanc, M. M., Vengust, D., Spreitzer, M., Kutnjak, Z., & Ragulya, A..// Ceramics International,48(9). – 2022. – Р. 11988- 11997. ISSN: 02728842. https://doi.org/10.10-16/j.ceramint.2022.01.048.

О. Kovalenko. A review of the synthesis of single-crystal 1D perovskite nanostructures by the hydrothermal method / O. Kovalenko, and A. Ragulya// OAJ Materials and Devices 5.2. -2021. DOI:10.23647/ca.md202003071

О. Kovalenko. "The influence of the precursor composition on the peculiarities of the barium titanate formation / О. Kovalenko // Ukrainian Chemistry Journal 88.8. – 2022. – P. 66-78. https://doi.org/10.33609/2708-129X.88.08.2022.66-78

Коваленко О.А. Вплив параметрів синтезу прекурсору BaTiO(C2O4)2 на співвідношення Ва/Ті для отримання стехіометричного ВаТіО3 / Коваленко О.А., Рагуля А.В. // Современные проблемы физического материаловедения. – Київ, 2017. – 26. – С. 192 – 200

Kovalenko, O. A. The Control of the Structure and Size of the Barium Titanate Nanoparticles Prepared by the Oxalate Method / Kovalenko, O. A., Shyrokov, O. V., Kolesnichenko, V. G., Ragulya, A. V. // Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii 21.2. - 2023. ISSN: 18165230. https://doi.org/10.15407/nnn.21.02.413

Коваленко О.А. Дослідження впливу різних органічних кислот та середовищ на агрегативну стійкість наночастинок титанату барію / Коваленко О.А., Дуліна І.О., Рагуля А.В. // Ceramics: Science and Life. – 2016. – №. 2 (31). – С. 66-76. https://doi.org/10.26909/csl.2.2016.6

Коваленко О. А. Особливості допування нанодисперсного порошку титанату барію з метою отримання сегнетоелектриків-релаксорів з розмитим фазовим переходом / Коваленко О. А., Рагуля А. В. // Керамика: наука и жизнь. -2017. - № 1. – С. 12-23. https://doi.org/10.26909/csl.1.2017.2

Kovalenko, O. A. The effect of different organic acids on the aggregate stability of the BaTiO 3 nanoparticles / Kovalenko, O. A., I. O. Dulina, and A. V. Raguly // Proc. Int. Conf. Nanomater. Appl. Prop. — 2016 – P. 01PCSI06-1. ISBN: 978-150902513-8, https://doi.org/10.1109/NAP.2016.7757263.

I.O. Dulina, O.A.Kovalenko. Micelle composition an sedimentation stability of BaTiO3nanopowder suspensions with different acidic surfactants. 2nd International research and practice conference. “Nanotechnology and nanomaterials”, Lviv, Ukraine (2014).

О. Коваленко, І. Дуліна. Агрегативна стійкість суспензій на основі нанопорошків ВаТіО3. Матеріали всеукраїнської науково-практичної конференції «Актуальні проблеми хімії та хімічної технології» Київ (2014)

O.A. Kovalenko, A.V. Ragulya. Effect of Ba/Ti ratio in BaTiO3 on the crystal parameters and crystallites size. 6nd International research and practice conference “Nanotechnology and nanomaterials”, Kyiv, Ukraine (2018)

O.A. Kovalenko, O.V.Shyrokov, A.V. Ragulya. Dimensional effect in the production of BaTiO3 by thermal decomposition of barium titanyl oxalate. Workshop for young ceramists, Bologna (2018)

O. Kovalenko, S. Skapin, M. Macek Krzmanc, D. Vengust, S. Umerova, S. Ivanchenko, D. Baranovsky, M. Spreitzer, A. Ragulya. Obtaining pure stoichiometric lead titanate predetermined morphology. Conference “Nanomaterials: Microstructure and Properties: TRAMP19”, Marrakech, Morocco (2019)

O. Kovalenko, S. Škapin, M. MačekKržmanc, S. Tkachenko, LadislavČelko, D. Vengust, N. Daneu, A. Kocjan, H. Hudelja, M. Spreitzer, S. Umerova, S. Ivanchenko, D. Baranovsky, A. Ragulya. Impact of the barium tytanyl oxalate precipitation condition on the aggregate formation characteristics. The 18th Young Researchers' Conference Materials Science and Engineering, Belgrade, Serbia (2019)

Kovalenko, O., Vengust, D., Kržmanc, M. M., Spreitzer, M., Škapin, S., & Ragulya, A. (2021). Influence of Supersaturation on the Obtaining of Single-crystalline BaTiO3 Nanorods via a Single-step Hydrothermal Technique. Conference Nanomaterials: Applications & Properties, Odesa, Ukraine (2021)

Kovalenko, O. Obtaining of the rod-shaped BaTiO3 nanoparticle and its properties. YCN Workshop, Aveiro, Portugal (2023)

Читати повністю

Файли

autoreferat-Автореферат Kovalenko О-А--.pdf

Дисертація Коваленко О-А-.pdf

Схожі дисертації

0523U100032

Киця Андрій Романович

Кінетика формування Ag-, Cu- та Ni-вмісних наночастинок у розчинах

0523U100018

Бойчишин Лідія Михайлівна

Наноструктурування та його вплив на фізико-хімічні властивості аморфних сплавів на основі алюмінію та заліза

0522U100077

Шмичкова Олеся Борисівна

Електрохімічне формування композитів на основі PbO2 та їх електрокаталітичні властивості

0421U104064

Кондратюк Андрій Сергійович

Механохімічне одержання, будова, спектральні та функціональні характеристики модифікованих графенів, графеноподібних нітриду вуглецю і дисульфіду вольфраму

0421U104065

Романовська Наталія Іванівна

Одержання, будова і фотокаталітичні властивості наноструктур ТіО2, допованих C, N, F, S