РЕАКЦІЇ ЕЛЕКТРОННОГО ПЕРЕНОСУ НА МІЖФАЗОВІЙ МЕЖІ ПОВЕРХНЯ ТВЕРДОГО ТІЛА-РОЗТОП ПРИ СИНТЕЗІ НАНОМАТЕРІАЛІВ В УМОВАХ КАТІОННОГО КАТАЛІЗУ

Abstract

З метою зіставлення експериментальних і теоретично одержаних характеристик проведено аналіз дослідження взаємодії поверхні алмаза з карбонат- і борвмісними розтопами. Показано, що рівень Фермі на поверхні чистого кристала алмаза розташований ближче до межі зони провідності, при цьому чистий алмаз поводиться як класичний діелектрик. Встановлено, що адсорбція діоксиду вуглецю на поверхні алмаза приводить до значної поляризації кластера поверхні убік зони провідності. Ширина забороненої зони зменшується, але діелектричний характер кластера не змінюється, не відбувається перекривання зон, тобто алмаз не набуває напівпровідникового й напівметалевого характеру провідності. В той час адсорбція ВО2 – на поверхні алмаза приводить до сильної поляризації кластера поверхні у бік валентної зони. При цьому ширина забороненої зони незначно зменшується, менше ніж у випадку діоксиду вуглецю. Таким чином, присутність ВО2 – також не приводить до виникнення напівпровідникового характеру провідності. Запропоновано умови виникнення окиснювально-відновлювальних процесів на межі поділу електрод/сольовий розтоп, де відбувається адсорбція іонів розтопу, що приводить до появи значних наведених дипольних моментів у частинок адсорбата через перерозподіл електронної густини між адсорбентом й адсорбатом. У результаті такого перерозподілу змінюється положення рівня Фермі, і, як наслідок, воно наближається до дна зони провідності (або до межі валентної зони), що приводить до переходу поверхневого шару діелектрика у провідний стан. Зміна катіонаніонного складу розтопу дозволяє керувати швидкістю окиснювально-відновних реакцій на межі діелектрик/розтоп. Очевидно, це й приводить до того, що у деяких розтопах діелектрик починає проявляти електродну функцію, і, як наслідок, виступає в ролі активної підкладки при високотемпературному електрохімічному синтезі. Проведено розрахунок катодного струму обміну при одноелектронному перенесенні заряду крізь зону провідності твердого тіла із застосуванням обраної моделі залежності густини електронних рівнів від енергії.