Оксид иридия(IV)
| |
| Имена | |
|---|---|
| Другие имена
Диоксид иридия
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.572 |
ПабХим CID
|
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
| Характеристики | |
| ИрО 2 | |
| Молярная масса | 224.22 g/mol |
| Появление | сине-черный сплошной |
| Плотность | 11,66 г/см 3 |
| Температура плавления | 1100 ° C (2010 ° F; 1370 К) разлагается. |
| нерастворимый | |
| +224.0·10 −6 см 3 /моль | |
| Структура | |
| Рутил (тетрагональный) | |
| Октаэдрический (Ир); Треугольный (О) | |
| Опасности | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Родственные соединения | |
Другие анионы
|
фторид иридия(IV) , дисульфид иридия |
Другие катионы
|
диоксид родия , диоксид осмия , диоксид платины |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Оксид иридия(IV) , IrO 2 , является единственным хорошо изученным оксидом иридия. Это твердое вещество сине-черного цвета. Соединение имеет TiO 2 рутиловую структуру , состоящую из шестикоординатного иридия и трехкоординатного кислорода. [ 1 ]
Он используется вместе с другими редкими оксидами при покрытии анодов-электродов для промышленного электролиза и в микроэлектродах для электрофизиологических исследований. [ 2 ]
По описанию его первооткрывателей, он может образоваться при обработке зеленой формы трихлорида иридия кислородом при высоких температурах:
- 2 IrCl 3 + 2 O 2 → 2 IrO 2 + 3 Cl 2
Также известна гидратная форма. [ 3 ]
Приложение
[ редактировать ]Диоксид иридия может использоваться как анодный электрод для промышленного электролиза и как микроэлектрод для электрофизиологических исследований. [ 4 ]
Диоксид иридия можно использовать для изготовления покрытых электродов. [ 5 ]
Механические свойства
[ редактировать ]Оксидные материалы обычно твердые и хрупкие, что означает, что они могут разрушаться под напряжением без значительной предварительной деформации. [ 6 ] Оксид иридия также является жестким материалом и не легко деформируется под напряжением. [ 7 ] Поскольку области применения оксида иридия сосредоточены на покрытии электродов и каталитических материалах для электролиза, обсуждение механических свойств связано с этими применениями.
Модуль Юнга
[ редактировать ]Модуль Юнга — это свойство материала, которое измеряет жесткость материала. Экспериментально измерив модуль Юнга, люди смогли понять, насколько сильно материал будет деформироваться под определенной нагрузкой, что важно при проектировании конструкций и предотвращении деформаций. [ 8 ] Для пленок оксида иридия данные о модуле Юнга имеют решающее значение для точного моделирования и проектирования электромеханических устройств, где механические свойства материала электродов существенно влияют на производительность устройства.
Поэтому исследователи использовали метод изгиба кантилевера для определения модуля Юнга тонкой пленки оксида иридия. [ 7 ] Сначала оксид иридия был нанесен на кремниевую пластину и из нее изготовлены консольные балки. С помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) тонкий кончик выравнивают по свободному концу луча и прикладывают небольшую силу. Приложенная сила и возникающее в результате отклонение были точно измерены для расчета жесткости, а затем модуля Юнга оксида иридия. Сообщается, что экспериментальное измерение модуля Юнга тонкой пленки оксида иридия составило 300 ± 15 ГПа. [ 7 ] По сравнению с металлическим иридием, модуль Юнга которого составляет 517 ГПа, [ 9 ] окисление иридия снижает жесткость материала.
Разрушение и отслоение пленки оксида иридия на подложке
[ редактировать ]Разрушение и расслоение являются хорошо известными проблемами при изготовлении устройств, в состав которых входит пленка оксида иридия. Расслоение обычно происходит из-за напряжений, возникающих между слоем IrO 2 и его подложкой во время производственных процессов.
Одной из потенциальных причин расслоения является несоответствие решеток оксида иридия и материала подложки. Оксид иридия имеет тетрагональную решетку с параметрами решетки 4,5 Å и 3,15 Å. [ 10 ] Напротив, популярные подложки, такие как золото и платина, имеют постоянную решетки примерно 4,08 Å и 3,92 Å соответственно. [ 11 ] Разница в параметрах решетки может привести к деформации на границе раздела слоя оксида иридия и подложки, что приведет к разрушению и расслоению иридиевой пленки. Оксид иридия, напыленный на жидкокристаллический полимер, может стать потенциальным способом избежать расслоения. [ 12 ]
Другой причиной расслоения является применение высокотемпературных процессов во время изготовления, таких как отжиг . Отжиг включает нагрев оксида иридия до высокой температуры, но ниже температуры плавления (около 750–900 ° C), а затем его охлаждение, снимая внутренние напряжения и улучшая кристалличность и механические свойства оксида иридия. [ 13 ] Однако, если параметр решетки слоя оксида иридия значительно изменится по сравнению с подложкой после отжига, это может привести к большему несоответствию решетки, что увеличивает поверхностное натяжение и способствует образованию длинных трещин (аналогично трещинам под механическим напряжением, о которых сообщил Мэйли). и др. [ 14 ] ). Трещины создают точку разрыва, где снимается поверхностное напряжение, что приводит к расслоению и другим типам механических повреждений.
Даже если пленка оксида иридия остается неповрежденной в равновесных условиях, она все равно может расслаиваться в процессе эксплуатации. Коган и др. сообщили, что напыленные пленки оксида иридия могут расслаиваться после нескольких циклов циклической вольтамперометрии , что позволяет предположить, что пленка может расслаиваться под эксплуатационными нагрузками. [ 15 ] Затем команда ограничивает максимальное потенциальное смещение до 0,9 В, при этом видимого расслоения не происходит.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Коган, Стюарт Ф. (август 2008 г.). «Нейронная стимуляция и записывающие электроды». Ежегодный обзор биомедицинской инженерии . 10 (1): 275–309. doi : 10.1146/annurev.bioeng.10.061807.160518 . ПМИД 18429704 .
- ^ Х. Л. Грубе (1963). «Платиновые металлы». В Г. Брауэре (ред.). Справочник по препаративной неорганической химии, 2-е изд . Нью-Йорк: Академическая пресса. п. 1590.
- ^ Коган, Стюарт Ф. (август 2008 г.). «Нейронная стимуляция и записывающие электроды» . Ежегодный обзор биомедицинской инженерии . 10 (1): 275–309. doi : 10.1146/annurev.bioeng.10.061807.160518 . ISSN 1523-9829 . ПМИД 18429704 .
- ^ «Разработка электрода из модифицированного диоксида иридия — «Промышленность неорганических солей», выпуск 03, 1998 г.» , www.cnki.com.cn , дата обращения 21 мая 2021 г.
- ^ Диллингем, Джайлз; Робертс, Роуз (2023). Достижения в области структурного клеевого соединения (второе издание) (2-е изд.). Издательство Вудхед. стр. 289–325. ISBN 9780323984379 .
- ^ Jump up to: а б с Ривас, Мануэль; Руди, Райан К.; Санчес, Брэдли; Грациано, Милена Б.; Фокс, Глен Р.; Сунал, Пол; Натарадж, Лата; Сандоз-Росадо, Эмиль; Лефф, Ашер К.; Хьюи, Брайан Д.; Полкавич, Рональд Г.; Ханрахан, Брендан (01 августа 2020 г.). «Верхние электроды из оксида иридия для улучшения пьезо- и пироэлектрических характеристик в тонкопленочных устройствах из цирконата и титаната свинца» . Журнал материаловедения . 55 (24): 10351–10363. Бибкод : 2020JMatS..5510351R . дои : 10.1007/s10853-020-04766-5 . ISSN 1573-4803 .
- ^ «Значение модуля Юнга - Структурный блог» . thestructuralblog.com . 10 мая 2020 г. Проверено 12 мая 2024 г.
- ^ «Модуль Юнга, предел прочности и предел текучести для некоторых материалов» . www.engineeringtoolbox.com . Проверено 12 мая 2024 г.
- ^ Бестауи, Н.; Прузе, Э.; Дениар, П.; Брек, Р. (1993). «Структурная и аналитическая характеристика тонкого слоя оксида иридия» . Тонкие твердые пленки . 235 (1–2): 35–42. Бибкод : 1993TSF...235...35B . дои : 10.1016/0040-6090(93)90239-л . ISSN 0040-6090 .
- ^ «nglos324 — платина» . www.princeton.edu . Проверено 12 мая 2024 г.
- ^ Ван, К.; Чунг-Чиун Лю; Дюран, DM (2009). «Гибкий электрод для стимуляции нервов с напылением оксида иридия на жидкокристаллический полимер» . Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии . 56 (1): 6–14. дои : 10.1109/TBME.2008.926691 . ISSN 0018-9294 . ПМЦ 2738844 . ПМИД 19224713 .
- ^ Донг, Цючэнь; Сун, Дунхуэй; Хуан, Икунь; Сюй, Чжихэн; Чепмен, Джеймс Х.; Уиллис, Уильям С.; Ли, Байкунь; Лей, Ю (2018). «Высокотемпературный отжиг позволил использовать нановолокна оксида иридия как для неферментативного измерения глюкозы, так и для твердотельного измерения pH» . Электрохимика Акта . 281 : 117–126. дои : 10.1016/j.electacta.2018.04.205 . ISSN 0013-4686 .
- ^ Мэйли, Южная Каролина; Хайланд, М; Мэйли, П; Маклафлин, Дж. М.; МакАдамс, ET (2002). «Электрохимические и структурные характеристики электроосажденных тонкопленочных электродов из оксида иридия, применяемых для нейростимуляции электрического сигнала» . Материаловедение и инженерия: C . 21 (1–2): 167–175. дои : 10.1016/s0928-4931(02)00098-x . ISSN 0928-4931 .
- ^ Коган, Стюарт Ф.; Эрлих, Юлия; Планте, Тимоти Д.; Смирнов Антон; Шайр, Дуглас Б.; Джинджерич, Маркус; Риццо, Джозеф Ф. (2009). «Напыленные пленки оксида иридия для электродов нейронной стимуляции» . Журнал исследований биомедицинских материалов. Часть B: Прикладные биоматериалы . 89Б (2): 353–361. дои : 10.1002/jbm.b.31223 . ISSN 1552-4973 . ПМЦ 7442142 . ПМИД 18837458 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|