SOL–GEL SYNTHESIS AND XPS CHARACTERIZATION OF VANADIUM OXIDE BRONZES ^∗
V. Bondarenka^a, S. Grebinskij^a, Z. Martūnas^a, S. Mickevičius^a, H. Tvardauskas^a, S. Kačiulis^b, L. Pandolfi^b, V. Volkov^c, and N. Podvalnaia^c
aSemiconductor Physics Institute, A. Goštauto 11, LT-01108 Vilnius, Lithuania
E-mail: bond@pfi.lt
^bInstitute for the Study of Nanostructured Materials (ISMN–CNR), P. O. Box 10, I-00016 Monterotondo Staz (RM), Italy
^cInstitute of Solid State Chemistry, Pervomaiskaya 91, 620219 Yekaterinburg, Russia

Received 2 December 2005

The results of synthesis of the vanadium oxide bronzes NaV₂O₅, K_4.3V₆O_16.2, and Rb_4.4V₆O_16.1 are presented. The synthesis process can be described by three steps: the 1st – production of the sol by dissolving the necessary materials in H₂O₂ solution, the 2nd – fabrication of the gel by heating up to 350 K, and the 3rd – heating up to 580–780 K for the water removal from the gel. The chemical composition of obtained bronzes was examined by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) method.

VANADŽIO OKSIDŲ BRONZŲ ZOLIS–GELIS SINTEZĖ IR RENTGENO FOTOELEKTRONINIAI SPEKTRAI
. Bondarenka^a, S. Grebinskij^a, Z. Martūnas^a, S. Mickevičius^a, H. Tvardauskas^a, S. Kačiulis^b, L. Pandolfi^b, V. Volkov^c, N. Podvalnaia^c
aPuslaidininkių fizikos institutas, Vilnius, Lietuva
^bNanosandaros medžiagų tyrimo institutas, Monterotondo Stac, Italija
^bKietojo kūno chemijos institutas, Jekaterinburgas, Rusija

Ploni vanadžio oksidų bronzų NaV₂O₅, K_4,3V₆O_16,2 ir Rb_4,4V₆O_16,1 sluoksniai buvo pagaminti naudojant zolio–gelio technologiją. Sluoksnių cheminei sudėčiai ir metalų jonų valentingumui nustatyti buvo naudojama Rentgeno fotoelektronų spektroskopijos (RFS) metodika. Bronzų gamybą galima suskirstyti į tris etapus: 1) zolio gamyba, tirpinant reikalingas medžiagas (V₂O₅ ir Na₂SO₄ arba rubidžio ar kalio metavanadatus kartu su vanadilo sulfatu) vandenilio perokside; 2) pagamintojo zolio kaitinimas iki 350 K; 3) pagamintojo gelio kaitinimas iki 580–780 K, siekiant pašalinti vandens molekules iš gelio, t. y. bronzų sintezė.
V₂O₅, Na₂SO₄, V–Na–O gelio ir bronzos RFS analizė parodė, kad pagrindinės V 2p ir Na 1s RFS smailės bronzoje yra pasislinkusios, palyginus su pradinėmis medžiagomis. Tai liudija, kad cheminiai ryšiai tarp vanadžio, natrio ir deguonies bronzoje skiriasi nuo atitinkamų ryšių pradinėse medžiagose, tai yra susintetinta bronza nėra paprastas medžiagų mišinys, o yra naujas cheminis junginys. Sieros smailė aptikta tik Na–V–O gelyje, bet jos nėra bronzoje.
Iš RFS analizės rezultatų matyti, kad rubidžio– ir kalio–vanadžio oksidinėse bronzose yra stebima Rb ir K segregacija bei vandens garų ir anglies sugertis bandinių paviršiuje. Jeigu Rb–V–O bronzos paviršius labiau sugeria vandenį, tai kalio–vanadžio bronzoje dėl anglies sugerties susidaro K₂CO₃. Rubidžio–vanadžio bronzoje po bandinių paviršiaus apšaudymo Ar⁺ jonais šalia V⁵⁺ ir V⁴⁺ atsiranda ir V³⁺ jonai, o kalio–vanadžio bronzoje po apšaudymo visai išnyksta V⁵⁺ ir lieka tik V⁴⁺ ir V³⁺ jonai. Tai liudija apie silpnesnį V–O ryšį K–V–O bronzoje.