Russian Journal of Physical ChemistryRussian Journal of Physical Chemistry0044-45373034-5537Russian Academy of Science10.7868/S3034553725060092THERMODYNAMIC MODELING OF CONDENSED PHASE COMPOSITION DURING DECOMPOSITION OF IRON(III) ACETYLACETONATEТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОСТАВА КОНДЕНСИРОВАННЫХ ФАЗ ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ АЦЕТИЛАЦЕТОНАТА ЖЕЛЕЗА(III)RichterE.A.РихтерЭ.А. e.rikhter@g.nsu.ruИнститут неорганической химии им. А. В. Николаева Сибирского отделения РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университетA.V. Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry. A.V. Inorganic Chemistry Siberian Branch of RAS; Novosibirsk National Research State University16062025996895900

Thermodynamic modeling of the composition of condensed phases formed during the decomposition of the volatile precursor Fe(acac), iron (III) acetylacetonate, depending on the conditions (temperature, total pressure, amount of added oxygen) was performed. Selection and processing of initial thermodynamic data for gaseous and crystalline Fe(acac) (enthalpy and entropy of formation, temperature dependences of heat capacity) and for its sublimation process have been carried out. It is shown that the introduction of a set of consistent data on the precursor does not affect the modeling results, i.e., the initial substance is thermodynamically unstable in equilibrium with the possible components of the gas phase and the complication of the calculation model is not reasonable. The obtained diagrams can be useful for optimization of processes of chemical gas-phase deposition of materials containing iron oxide or carbide phases.

Выполнено термодинамическое моделирование состава конденсированных фаз, образующихся при разложении летучего прекурсора Fe(асас), ацетилацетоната железа (III), в зависимости от условий (температура, общее давление, количество добавляемого кислорода). Проведен отбор и обработка исходных термодинамических данных для газообразного и кристаллического Fe(асас) (энтальпия и энтропия образования, температурные зависимости теплоемкости) и для процесса его сублимации. Показано, что введение набора согласованных данных о прекурсоре не влияет на результаты моделирования, т. е. исходное вещество термодинамически нестабильно в равновесии с возможными компонентами газовой фазы и усложнение модели расчетов нецелесообразно. Полученные диаграммы могут быть полезны для оптимизации процессов химического газофазного осаждения материалов, содержащих фазы оксидов или карбида железа.

ацетилацетонат железа(III) оксиды железа карбиды железа термодинамическое моделирование химическое газофазное осаждениеацетилацетонат железа(III) оксиды железа карбиды железа термодинамическое моделирование химическое газофазное осаждениеLommelen R., Binnemans K. // ACS Omega. 2021. V.6. № 17. 6(17). P. 11355. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c00340Aikhath I.I.I., Bahamon D., Llovell F. et al. // J. Mol. Liq. 2020. V. 298. P. 112183. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.112183Xiang H., Connolly J. // J. Metamorph. Geol. 2022. V. 40. № 2. P. 243. https://doi.org/10.1111/jmg.12626Smeller L. // Biochim. Biophys. Acta. 2021 V. 1595 № 1—2. P. 11. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-4838(01)00332-6Fischer F.D., Harrington M.J., Fratzl P. // New J. Phys. 2013. V. 15. № 065004. doi.org/10.1088/1367-2630/15/6/065004Успенская Н.А. Воскова А.Л., Коваленко Н.А. и др. // Журн. физ. химии. 2019. № 10. C. 1445. doi.org/10.1134/S0044453719100327Dhar S., Kumar V., Choudhury T., Shivashankar S.A., Raghavan S. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 14918. doi.org/10.1039/c6cp01617kВикулова Е.С., Сысоев С.В., Сартакова А.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2023. T. 68. № 2. C. 167. doi.org/10.31857/S0044457X22601560Syscev S.V., Mareev A.V., Tsyrendorzhieva I.P. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2021. V. 91. № 10. P. 1511. doi.org/10.1134/S1070363221100054Dhar S., Varade A., Shivashankar S.A. // Bull. Mater. Sci. 2011. V. 34. P. 11. https://doi.org/10.1007/s12034-011-0026-3Pousaneh E., Korb M., Assim K. et al. // Inorg. Chim. Acta. 2019. V. 287. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.ica.2018.11.029Warwick M.E.A., Kaunisto K., Barreca D. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. № 16. P. 8667. doi.org/10.1021/acsami.5b00919Jiang Ch., Mei-Ng Sh., Leung C.W., Peng, P.W.T. // J. Mater. Chem. C. 2017. V. 5. № 252. doi.org/10.1039/C6TC03918ARequies J., Guemez M.B., Perez Gil S. et al. // J. Mater. Sci. 2013. V. 48. P 4813. doi.org/10.1007/s10853-013-7377-7Fugli E., Torii H., Tomozawa A. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. 1995. V. 34. № 4A. P. 1937. doi.org/10.1143/jjap.34.1937Levish A., Joshi S., Winterer M. // Appl. Energy Combust. Sci. 2023. V. 15. P. 100177. https://doi.org/10.1016/j.jaecs.2023.100177Kan D., Sugano S., Kosugi Y. et al. // Jpn. J. Appl. Phys. Part 1. 2019. V. 58. № 9. P. 095504. doi.org/10.7567/1347-4065/a059d1Dhar S., Pallavi A., Shivashankar S.A. // J. Cryst. Growth. 2016. V. 442. P. 41. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgrp.2016.02.019Герасимов П.А., Герасимова А.Н., Федотова Н.Е. и др. // Изв. ВУЗов. 1992. C. 38.Naumov V.N., Bespyaev M.A. // J. Chem. Thermodynamics. 2008. № 40. P. 885. doi.org/10.1016/j.jct.2019.06.013Zherikova K.V., Verevkin S.P. // RSC Adv. 2020. № 10. P. 38158. doi.org/10.1039/DORA06880BСысоев С.В., Ванина Н.С., Трубин С.В., и др. // Исследовано в России. 2001. № 23. C. 237.Zhilina M.N., Karyakin N.V., Maslova V.A. et. al. // Rus. J. Phys. Chem. 1987. V. 61. P. 1633.Беспятов М.А. Исследование термодинамических свойств бета-дикетонатов металлов методом низкотемпературой калориметрии: дис. канд. физ.-мат. наук. Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2006. 130 с.Кузнецов Ф.А., Воронков М.Г., Борисов В.О. и др. // Интеграционные проекты СО РАН. Вып. 37. Н.: Изд-во СО РАН, 2013. 176 с.Киселева Н.Н. Компьютерное конструирование неорганических соединений: использование баз данных и методов искусственного интеллекта. М.: Наука, 2005. C. 13.Кузнецов Ф.А., Буждан Я.М., Коковин Г.А. // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1975. № 2. Вып. 1. C. 24.Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. М.: Наука, 1978—1982. T. 1—4.Федотова Н.Е., Морозова Н.Б., Игуменов И.К., и др. // Координац. химия. 1993. T. 19. № 8. C. 622.Naumov V.N., Frolova G.I., Nogteva V.V. // Chem. Sustainable Dev. 2000. V. 8. P. 243.Kuzin T.M., Bespvatov M.A., Naumov V.N., et. al. // Thermochim. Acta. 2015. V. 602. P. 49. https://doi.org/10.1016/j.tca.2015.01.008Makarenko A.M., Trubin S.V., Zherikova K.V. // Coat- ings. 2023. № 13. P. 1458. https://doi.org/10.3390/coatings13081458Schnepz Z., Wimbush S.C., Antonietti M. et al. // Chem. Mater. 2010. V. 22. N. 18. P. 5340. doi.org/10.1021/cm101746zLi Y., Li Z., Ahsen A. et al. // ACS Catal. 2019. V. 9. № 2. P. 1264. https://doi.org/10.1021/acscatal.8b03684Dhara S., Rastogi A.C., Das B.K. // Bull. Mater. Sci. 1999. V. 17. № 4. P. 367. https://doi.org/10.1007/BF02745224Rastogi A.C. Dhara S., Das B.K. // J. Electrochem. Soc. 1995. V. 142. P. 3148. doi.org/10.1149/1.2048703Pallavi A., Shivashankar S.A. // RSC Adv. 2015. № 5. P. 59463. https://doi.org/10.1039/C5RA074721