Термобарический синтез кристаллического нитрида углерода

Роданид цинка был приготовлен известными методами по реакции между разбавленным водным раствором роданистой кислоты, полученной ионным обменом, и гидроксидом цинка. Рентгенограмма полученного образца хорошо совпадает с известной из литературы [6].

Синтез аморфного нитрида углерода из роданида цинка

Термическое разложение роданида цинка изучено недостаточно полно и сведения о механизме его термораспада в литературе отсутствуют. Нами было показано, что разложение роданида цинка в условиях политермического нагревания в вакууме или в атмосфере инертного газа начинается при температурах выше 300 °С и связано с выделением в газовую фазу сероуглерода и серы в количестве около 20% от первоначальной массы. Дальнейшее нагревание приводит к монотонной потере массы, суммарная потеря массы при нагревании образца до 900 °С составляет около 44%. В твердом остатке в виде кристаллической фазы регистрируется сульфид цинка. Изотермическое разложение тиоцианата цинка в вакууме при температуре около 350 °С сопровождается осаждением на холодных частях пиролизера образовавшейся в результате термолиза серы и твердого вещества, окрашенного в коричнево-желтый цвет. Состав этого кристаллического продукта (возможно, смеси веществ) подробно не изучался, однако методами химического анализа было установлено, что он содержит азот, углерод и серу. В колебательном спектре этого продукта присутствуют полосы поглощения в области 1000—1700 см"1, схожие по положению и форме со спектрами соединений с триазиновыми циклами.

Твердый остаток, полученный в результате термолиза тиоцианата цинка в указанных условиях, дает на рентгенограммах только весьма слабые и размытые линии, которые можно отнести к плохо закристаллизованному сульфиду цинка, остальные присутствующие фазы — рентгеноаморфны. Таким образом, можно предположить, что термораспад роданида цинка, в отличие от роданида ртути, протекает по меньшей мере по двум направлениям, и может быть представлен в общем виде уравнениями 1 и 2:

где значения т и п не определялись.

С учетом приведенных выше результатов использовалась следующая методика для приготовления аморфного нитрида углерода.

В круглодонную колбу помещался роданид цинка. Колба вакуумировалась, медленно нагревалась до температуры 350 °С и выдерживалась при этой температуре в течение часа. При этом наблюдалось осаждение в непосредственной близости от зоны нагрева продуктов возгонки, окрашенных в желто-коричневые цвета. После охлаждения колбы твердый остаток извлекался и подвергался действию смеси соляной и азотной кислот при комнатной температуре в течение 6— 8 часов, затем промывался царской водкой и водой до нейтрального значения рН. Окончательная стадия заключалась в сушке препарата в вакууме при медленном нагревании до 200 °С.

Состав продукта синтеза

Состав полученного препарата устанавливался методами элементного анализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Элементный анализ проводили на модифицированном автоматическом CHNS-анализаторе фирмы Carlo-Erba (Италия). Согласно данным анализа состав вещества отвечает формуле CsN/t^Sf)^ ' f^O. При этом присутствие воды обусловлено, по-видимому, контактом высокодисперсного вещества с влагой воздуха, избежать которого в рамках использованного метода аналитического определения состава не представляется возможным. Это подтверждается фактом удаления воды при повторном вакуумировании и нагревании образца до 100 °С.

Рентгеновские фотоэлектронные спектры полученных образцов изучались с использованием прибора XPS Spectrometer, PHI 5400, Perkin Elmer в МИСИС в лаборатории д.х.н. Е.А. Скрылевой. Согласно полученным данным соотношение элементов в исследованных образцах отвечает формуле СзК^з^о.оз-