Определение количества графеновых слоев и дефектности частиц малослойных графенов методом рамановской спектроскопии

Обложка

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, 111524

Владимир 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, 111524

Виктория 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, 111524

Анастасия 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, 111524

Егор 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, 111524

Константин 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, 111524

Список литературы

  1. Tuinstra F, Koenig JL. Raman spectrum of graphite. Journal of Chemical Physics. 1970;53(3):1126-1130. doi: 10.1063/1.1674108
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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]
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».