Отправить статью по E-mail 
Определение количества графеновых слоев и дефектности частиц малослойных графенов методом рамановской спектроскопии
- Авторы: Гончарова Н.Н.1, Самойлов В.М.1, Ельчанинова В.А.1, Находнова А.В.1, Данилов Е.А.1, Тарасов К.А.1
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита «НИИграфит»
- Выпуск: Том 9, № 2 (2024)
- Страницы: 84-90
- Раздел: Оригинальные статьи
- URL: https://ogarev-online.ru/2782-2192/article/view/279620
- DOI: https://doi.org/10.17277/jamt.2024.02.pp.084-090
- ID: 279620
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Цель работы – разработка способов оценки качества водных суспензий малослойных графенов с применением метода рамановской спектроскопии. Водные суспензии частиц малослойных графенов получены путем прямой эксфолиации природного графита под воздействием ультразвука в присутствии поверхностно-активных веществ. Проведена экспериментальная оценка эффективности некоторых методик анализа данных рамановской спектроскопии для определения среднего количества слоев графена и дефектности частиц малослойных графенов. Сделан вывод о возможности определения среднего количества слоев графена в водных суспензиях частиц малослойных графенов по соотношению интегральных интенсивностей и положению пиков G и 2D. Дополнительно предложено использовать параметр соотношения интегральных интенсивностей пиков D и G в качестве параметра, характеризующего дефектность частиц малослойных графенов. Приведены примеры использования данного подхода для оценки качества графеновых препаратов, полученных по различным технологиям с использованием усредненных функций распределения количества слоев в частицах и соотношения ID/IG. Показано, что препараты с минимальным количеством слоев имели минимальный размер частиц и высокую дефектность, в то время как препараты с более высоким количеством слоев – больший размер частиц при низкой дефектности.
Об авторах
Наталия Николаевна Гончарова
Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита «НИИграфит»
Email: NNiGoncharova@rosatom.ru
ORCID iD: 0009-0003-6722-1246
начальник отдела
Россия, ул. Электродная, 2, Москва, 111524Владимир Маркович Самойлов
Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита «НИИграфит»
Автор, ответственный за переписку.
Email: VMSamoylov@rosatom.ru
ORCID iD: 0000-0002-9861-905X
доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник
Россия, ул. Электродная, 2, Москва, 111524Виктория Андреевна Ельчанинова
Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита «НИИграфит»
Email: viaelchaninova@rosatom.ru
ORCID iD: 0009-0006-3167-8924
научный сотрудник
Россия, ул. Электродная, 2, Москва, 111524Анастасия Васильевна Находнова
Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита «НИИграфит»
Email: AVNakhodnova@rosatom.ru
кандидат технических наук, начальник испытательного центра
Россия, ул. Электродная, 2, Москва, 111524Егор Андреевич Данилов
Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита «НИИграфит»
Email: egadanilov@rosatom.ru
ORCID iD: 0000-0002-1986-3936
кандидат химических наук, руководитель лаборатории
Россия, ул. Электродная, 2, Москва, 111524Константин Александрович Тарасов
Научно-исследовательский институт конструкционных материалов на основе графита «НИИграфит»
Email: KoATarasov@rosatom.ru
ORCID iD: 0009-0006-2942-6365
инженер
Россия, ул. Электродная, 2, Москва, 111524Список литературы
- Tuinstra F, Koenig JL. Raman spectrum of graphite. Journal of Chemical Physics. 1970;53(3):1126-1130. doi: 10.1063/1.1674108
- Cançado LG, Takai K, Enoki T, Endo M, et al. Measuring the degree of stacking order in graphite by Raman spectroscopy. Carbon. 2008;46(2):272-275. doi: 10.1016/j.carbon.2007.11.015
- Ferrari AC, Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon. Physical Review B. 2000;61(20):14095-14107. doi: 10.1103/PhysRevB.61.14095
- Ferrari AC, Meyer JC, Scardaci V, Casiraghi C, et al. Raman spectrum of graphene and graphene layers. Physical Review Letters. 2006;97(18). doi: 10.1103/PhysRevLett.97.187401
- Wu JB, Lin ML, Cong X, Liu HN, Tan PH. Raman spectroscopy of graphene-based materials and its applications in related devices. Chemical Society Reviews. 2018;47(5):1822-1873. doi: 10.1039/C6CS00915H
- Das A, Chakraborty B, Sood AK. Raman spectroscopy of graphene on different substrates and influence of defects. Bulletin of Materials Science. 2008;31(3):579-584. doi: 10.1007/s12034-008-0090-5
- Gupta A, Chen G, Joshi P, Tadigadapa S, Eklund PC. Raman scattering from high-frequency phonons in supported n-graphene layer films. Nano Letters. 2006;6(12):2667-2673. doi: 10.1021/nl061420a
- Zhu W, Dimitrakopoulos C, Freitag M, Avouris P. Layer number determination and thickness-dependent properties of graphene grown on SiC. IEEE Transactions on Nanotechnology. 2011;10(5):1196-1201. doi: 10.1109/TNANO.2011.2130536
- Graf D, Molitor F, Ensslin K, Stampfer C, et al. Spatially resolved Raman spectroscopy of single- and few-layer graphene. Nano Letters. 2007;7(2):238-242. doi: 10.1021/nl061702a
- Holmi J. Determining the number of graphene layers by Raman-based Si-peak analysis. Available from: https://core.ac.uk/download/pdf/80719206.pdf [Accessed 11 March 2024]
- Kumar V, Kumar A, Lee DJ, Park SS. Estimation of number of graphene layers using different methods: a focused review. Materials. 2021;14. doi: 10.3390/ma14164590
- Dresselhaus MS, Dresselhaus G, Eklund PC. Raman scattering in fullerenes. Journal of Raman Spectroscopy. 1996;27(3-4):351-371. doi: 10.1002/(SICI)1097-4555(199603)27:3/4<351::AID-JRS969>3.0.CO;2-N
- Kuzmany H, Pfeiffer R, Hulman M, Kramberger C. Raman spectroscopy of fullerenes and fullerene-nanotube composites. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2004;362(1824):2375-2406. doi: 10.1098/rsta.2004.1446
- Dresselhaus MS, Dresselhaus G, Jorio A, Souza Filho AG, Saito R. Raman spectroscopy on isolated single wall carbon nanotubes. Carbon. 2002;40(12):2043-2061. doi: 10.1016/S0008-6223(02)00066-0
- Wang Y, Vasileva D, Zustiak SP, Kuljanishvili I. Raman spectroscopy enabled investigation of carbon nanotubes quality upon dispersion in aqueous environments. Biointerphases. 2017;12(1). doi: 10.1116/1.4978922
- El-Mashtoly SF. 2nd ed. Confocal Raman Microscopy. In: Toporski J, Dieing Th, Hollricher O. (eds.) New York: Springer; 2018. 596 p. doi: 10.1017/S1431927619014880
- Kovtun A, Treossi E, Mirotta N, Scida A, et al. Benchmarking of graphene-based materials: real commercial products vs. ideal graphene. 2D Materials. 2019;6:025006. doi: 10.1088/2053-1583/aafc6e
Дополнительные файлы
