Углеродные наноматериалы. Электронный парамагнитный резонанс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) — широко используемый в химии, физике, биологии и материаловедении инструментальный метод исследования, который может быть с успехом применен для харакетризации электронной структуры углеродных наноматериалов. В данной работе представлен краткий обзор исследований различных типов углеродных наноструктур (УНС) методом ЭПР, включая методики измерений, принципы обработки и интерпретации спектральных данных, экспериментальные ркезультаты. Проведен анализ связи свойств УНС с ближайшим окружением парамагнитных центров, окислением и деградацией материалов со временем.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Ульянов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: savilov@mail.ru

Химический факультет

Россия, 119991, Москва

Н. Н. Кузнецова

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Email: savilov@mail.ru

Химический факультет

Россия, 119991, Москва

С. В. Савилов

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: savilov@mail.ru

Химический факультет

Россия, 119991, Москва

Список литературы

  1. B. Wang W., Likodimos V., Fielding A.J. et al. // Carbon N.Y. 2020. V. 160. P. 236.
  2. Kempiński M. // Mater. Lett. 2018. V. 230. P. 180.
  3. Sun Y., Wang X., Tang B. et al. // Mater. Lett. 2017. V. 189. P. 54.
  4. Fei Y., Fang S., Hu Y.H. // Chem. Eng. J. 2020. V. 397. P. 125408.
  5. Tiwari S., Purabgola A., Kandasubramanian B. // J. Alloys Compd. 2020. V. 825. P. 153954.
  6. Xia H., Wang Y., Lin J. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2012. V. 7. P. 33.
  7. Chen X., Wang L., Li W. et al. // Nano Res. 2013. V. 6. P. 619.
  8. Lebepe T.C., Parani S., Vuyelwa N. et al. // Mater. Lett. 2020. V. 279. P. 128470.
  9. Wang W., Yokoyama A., Liao S. et al. // Mater. Sci. Eng. C. 2008. V. 28. P. 1082.
  10. Vidhya M.S., Ravi G., Yuvakkumar R. et al. // Mater. Lett. 2020. V. 276. P. 128193.
  11. Wang C., Fu Q., Wen D. // Zeitschrift Fur Phys. Chemie. 2018. V. 232. P. 1647.
  12. Moreno-Castilla C., Maldonado-Hódar F.J. // Carbon N.Y. 2005. V. 43. P. 455.
  13. Lee K.S., Phiri I., Park C.W. et al. // Mater. Lett. 2020. V. 275. P. 128133.
  14. Kumar M., Chauhan H., Satpati B. et al. // Zeitschrift Fur Phys. Chemie. 2019. V. 233. P. 85.
  15. Gong Y., Ping Y., Li D. et al. // Appl. Surf. Sci. 2017. V. 397. P. 213.
  16. Yu Q., Dong T., Qiu R. et al. // Mater. Res. Bull. 2021. V. 138. P. 111211.
  17. Ershadi M., Javanbakht M., Mozaffari S.A. et al. // J. Alloys Compd. 2020. V. 818. P. 152912.
  18. Ampadu E.K., Kim J., Oh E. et al. // Mater. Lett. 2020. V. 277. P. 128323.
  19. Li J.L., Bai G.Z., Feng J.W. et al. // Carbon N.Y. 2005. V. 43. P. 2649.
  20. Soo L.T., Loh K.S., Mohamad A.B. et al. // J. Alloys Compd. 2016. V. 677. P. 112.
  21. Chernyak S.A., Ivanov A.S., Stolbov D.N. et al. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 488. P. 51.
  22. Kapteijn F., Moulijn J.A., Matzner S. et al. // Carbon N.Y. 1999. V. 37. P. 1143.
  23. Chernyak S.A., Ivanov A.S., Strokova N.E. et al. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. P. 17465.
  24. Sun M., Zhang G., Liu H. et al. // Sci. China Mater. 2015. V. 58. P. 683.
  25. Li Y., Ai C., Deng S. et al. // Mater. Res. Bull. 2021. V. 134. P. 111094.
  26. Duraisamy V., Krishnan R., Kumar S.M.S. // Mater. Res. Bull. 12022. V. 49. P. 111729.
  27. Diamantopoulou Α., Glenis S., Zolnierkiwicz G. et al. // J. Appl. Phys. 2017. V. 121. P. 043906.
  28. Augustyniak-Jabłokow M.A., Strzelczyk R., Fedaruk R. // Carbon N.Y. 2020. V. 168. P. 665.
  29. Tadyszak K., Chybczyńska K., Ławniczak P. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 492. P. 165656.
  30. Ćirić L., Sienkiewicz A., Djokić D.M. et al. // Phys. Status Solidi Basic Res. 2010. V. 247. P. 2958.
  31. Cirić L., Sienkiewicz A., Gaál R. et al. // Phys. Rev. B. 2012. V. 86. P. 195138.
  32. Kempiński M., Los S., Florczak P. et al. // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 113. P. 084102.
  33. Ulyanov A., Stolbov D., Savilov S. // Zeitschrift Für Phys. Chemie. 2022. V. 236. P. 79.
  34. Ulyanov A.N., Maslakov K.I., Savilov S.V. et al. // Mater. Sci. Eng. B Solid-State Mater. Adv. Technol. 2023. V. 287. P. 116119.
  35. Savilov S.V., Ulyanov A.N., Desyatov A.V. et al. // Solid State Sci. 2022. V. 132. P. 106996.
  36. Savilov S., Suslova E., Epishev V. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 352.
  37. Cao M., Du C., Guo H. et al. // Compos. Part A Appl. Sci. Manuf. 2018. V. 115. P. 331.
  38. Ulyanov A.N., Suslova E.V., Savilov S.V. // Mendeleev Commun. 2023. V. 33. P. 127.
  39. Kempiński M., Śliwińska-Bartkowiak M., Kempiński W. // Rev. Adv. Mater. Sci. 2007. V. 14. P. 163.
  40. Szirmai P., Márkus B.G., Dóra B. et al. // Phys. Rev. B. 2017. V. 96. P. 075133.
  41. Joly V.L.J., Takahara K., Takai K. et al. // Ibid. B. 2010. V. 81. P. 115408.
  42. Ramakrishna Matte H.S.S., Subrahmanyam K.S., Rao C.N.R. // Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 9982.
  43. Yazyev O.V., Helm L. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 125408.
  44. Augustyniak-Jabłokow M.A., Tadyszak K., Maćkowiak M. et al. // Phys. Status Solidi — Rapid Res. Lett. 2011. V. 5. P. 271.
  45. Пул Ч., Техника ЭПР-спектроскопии. М. Мир, 1970. 549 с.
  46. Ulyanov A.N., Quang H.D., Pismenova N.E. et al. // Solid State Commun. 2012. V. 152. P. 1556.
  47. Ulyanov A.N., Suslova E.V., Maslakov K.I. et al. // Funct. Mater. Lett. 2022. V. 15. P. 2251040.
  48. Singh C., Nikhil S., Jana A. et al. // Chem. Commun. 2016. V. 52. P. 12661.
  49. Lin T.T., Lai W.H., Lü Q.F. et al. // Electrochim. Acta. 2015. V. 178. P. 517.
  50. Huang Y.H., Liao C.S., Wang Z.M. et al. // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. P. 184423.
  51. Wang B., Fielding A.J., Dryfe R.A.W. et al. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 22556.
  52. Ulyanov A.N., Yang D.S., Mazur A.S. et al. J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 123928.
  53. Ghosh A., Pinto J.W.M., Frota H.O. // J. Magn. Reson. 2013. V. 227. P. 87.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Фрагмент графена МГФ до (а) и после (б, в) допирования азотом; б — только графит/четвертичный N-радикал, в — графит/четвертичный, пирроловые и пиридиновые виды азота [21], г — фрагмент УНТ, содержащий функциональные группы, включающий и краевый и поверхностные группы N, D, O и H [23].

Скачать (305KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Исходный экспериментальный спектр (производная от линии поглощения), ΔHpp и Δhpp — ширина и интенсивность линии от пика до пика (а); экспериментальный спектр линии поглощения, ΔH — ширина линии на половине высоты (б).

Скачать (96KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры ЭПР окисленных углеродных нанотрубок: а — первая производная от спектра поглощения (исходный экспериментальный спектр); б — спектр поглощения, полученный интегрированием исходного спектра; в — типичный исходный спектр неокисленной УНТ: отсутствует парамагнитный отклик.

Скачать (164KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Ковалентно сшитый агломерат УНТ, синтезированный с использованием искрового-плазменного спекания с последующей обработкой в парах азотной кислоты (а); цилиндрические окисленные УНТ (б).

Скачать (159KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температурные зависимости интенсивности χ и ширины линии (ΔH) (узкой – помечено индексом n и широкой — b) спектров К-УНТ (а); температурные зависимости обратной интенсивности узкой 1/χn(T) и широкой 1/χb(T) линий К-УНТ (б). На вставке показана температурная зависимость g-фактора [35].

Скачать (192KB)
Метаданные
7. Рис. 6. ЭПР-спектры N-МГФок, полученные сразу после синтеза (а) и после 3.5 лет хранения образцов (б).

Скачать (151KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025