Deposition and Characterization of MnCO3 Thin Films by Hydrothermal Method

İnanç C. T., Astam A.

4. Uluslararası Palandöken Bilimsel Çalışmalar Kongresi, Erzurum, Türkiye, 28 - 29 Nisan 2022, ss.443-444

  • Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Erzurum
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.443-444
  • Erzincan Binali Yıldırım Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

MnCO3, düşük maliyeti, düşük toksik özelliği, oldukça kolaylıkla sentezlenebilmesi ve yüksek teorik Li-depolama kapasitesi nedeniyle geçiş metali karbonatlarının en önemli üyelerinden biri olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada, MnCO3 ince filmler, 50mM MnSO4.H2O çözeltisi ile karıştırılan 100mM CH4N2O çözeltisi kullanılarak, kolay tek aşamalı hidrotermal yöntemle cam taban malzeme üzerine elde edilmiştir. Filmin yapısal, morfolojik ve optik özellikleri çeşitli analitik teknikler kullanılarak araştırılmıştır. X-ışını kırınım deseni, filmin polikristal yapıya sahip olduğunu ve rombohedral yapıda MnCO3'ün tetragonal yapıya sahip Mn3O4 ikincil fazı ile birlikte meydana geldiğini göstermiştir. Ayrıca X-ışını kırınım verileri yardımıyla filmin kristal tane boyutu Debye-Scherrer formülü kullanılarak hesaplanmış ve yaklaşık olarak 20nm bulunmuştur. Taramalı elektron mikroskobu görüntülerinden kübik şekilli parçacıkların homojen dağılım sergilediği gözlenmiştir. Enerji dağılımlı X-ışını spektrumu Mn, C ve O elementlerinin ince film içerisindeki varlığını doğrulamış ve ayrıca filmin kimyasal bileşiminin ideal 1:1:3 değerine yakın olduğunu göstermiştir. MnCO3 ince filminin yüzey morfolojisi ve pürüzlülüğü atomik kuvvet mikroskobu analizi ile incelenmiştir. Ayrıca, oda sıcaklığında gerçekleştirilen optik soğurma ölçümünden, filmin direkt yasak enerji aralığı değeri 3.80eV olarak bulunmuştur.

MnCO3 has been considered as one of the most important members of transition metal carbonates due to its low cost, low toxicity; quite ease of synthesis and high theoretic Li-storage capacity. In this work, thin film of MnCO3 was obtained on glass substrate by a facile one-step hydrothermal method using a mixed solution of 50mM MnSO4.H2O and 100mM CH4N2O. Structural, morphological, and optical properties of the film were investigated by means of various analytical techniques. X-ray diffraction pattern demonstrated that the film had polycrystalline nature and consist of rhombohedral MnCO3 with a secondary phase of tetragonal Mn3O4. Besides with the help of X-ray diffraction data, crystalline grain size of the film was calculated using Debye–Scherrer formula and found to be about 20nm. Homogenous distribution of cubic shaped particles was observed from the scanning electron microscopy images. Energy dispersive X-ray spectrum confirmed the presence of Mn, C and O elements and also showed that chemical composition of the film was close to ideal value 1:1:3. Surface morphology and roughness of the MnCO3 thin film were investigated via atomic force microscopy analysis. Moreover from the room temperature optical absorption measurement the direct forbidden energy gap value of the film was found to be 3.80eV.