Получение малослойного графена в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из биополимеров: синтез, свойства, применение (обзор)

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Обзор посвящен получению 2D-графеновых наноструктур (малослойного графена) по разработанной авторами методике карбонизации биополимеров в условиях процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). В работе выполнен анализ и обобщение полученных экспериментальных и некоторых теоретических результатов, на основе которых предложена феноменологическая модель синтеза 2D-графеновых структур в условиях СВС. Основное внимание сфокусировано на результатах, полученных за последние 10 лет. Рассмотрены перспективы проводимых исследований по карбонизации биополимеров. Особое внимание уделено областям исследований, которые, как ожидается, будут наиболее интересными для практического применения малослойного графена в ближайшем будущем.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. П. Возняковский

Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. С.В. Лебедева

Email: kidalov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Возняковский

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: kidalov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. В. Кидалов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Автор, ответственный за переписку.
Email: kidalov@mail.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Hummers W.S., Offeman R.E. // J. Am. Chem. Soc. 1958. V. 80. P. 1339. https://doi.org/10.1021/ja01539a017
  2. Balandin A.A., Ghosh S., Bao S. et al. // Nano Lett. 2008. V. 8. № 3. P. 902. https://doi.org/10.1021/nl0731872
  3. Lee C., Wei X., Kysar J.W. et al. // Science. 2008. V. 321. № 5887. P. 385. https://doi.org/10.1126/science.1157996
  4. Zhu Y., Murali S., Cai W. et al. // Adv. Mater. 2010. V. 22. № 35. P. 3906. https://doi.org/10.1002/adma.201001068
  5. ISO/TR 19733:2019 Nanotechnologies — Matrix of properties and measurement techniques for graphene and related two-dimensional (2D) materials, https://www.iso.org/standard/66188.html
  6. Eletskii A.V. // Physchem. 2022. V. 2. P. 18. https://doi.org/10.3390/physchem2010003
  7. Таратайко А.В., Мамонтов Г.В. // Вестник Томск. гос. ун-та. Сер. Химия. 2023. № 30. С. 67. https://doi.org/10.17223/24135542/30/6
  8. Gu X., Zhao Y., Sun K. et al. // Ultrason. Sonochem. 2019. V. 58. P. 104630. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104630
  9. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. et al. // Science. 2004. V. 306. № 5696. P. 666. https://doi.org/10.1126/science.1102896
  10. Huang Y., Pan Y.H., Yang R. et al. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 2453. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16266-w
  11. Deng B., Liu Z., Peng H. // Adv. Mater. 2019. V. 31. № 9. P. 1800996. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.03.0
  12. Давыдов В.Ю., Усачев Д.Ю., Лебедев С.П. и др. // Физика и техника полупроводников. 2017. Т. 51. № 8. С. 1116.
  13. Лебедев С.П., Елисеев И.А., Давыдов В.Ю. и др. // Письма в ЖТФ. 2017. Т. 43. № 18. С. 64.
  14. Коваленко С.Л., Павлова Т.В., Андрюшечкин Б.В. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2017. Т. 105. № 3. С. 170.
  15. Prekodravac J., Marković Z., Jovanović S. et al. // Synth. Met. 2015. V. 209. P. 461. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2015.08.015
  16. Kumar A., Sharma K., Dixit A.R. // Carbon Lett. 2021. V. 31. № 2. P. 149. https://doi.org/10.1007/s42823-020-00161-x
  17. Ширинкина И.Г., Бродова И.Г., Распосиенко Д.Ю. и др. // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. № 12. С. 1297.
  18. Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Колесников А.Ф. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 12. С. 1839.
  19. Горшков Н.В., Яковлева Е.В., Краснов В.В. и др. // Журн. прикл. химии. 2021. Т. 94. № 3. C. 388.
  20. Шаповалов С.С., Попова А.С., Иони Ю.В. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 11. С. 1519.
  21. Даниленко В.В. // Физика тв. тела. 2004. Т. 46. № 4. С. 581.
  22. Долматов В.Ю. // Успехи химии. 2007. Т. 76. № 4. С. 375.
  23. Рогачев А.С., Мукасьян А.С. Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику. М.: Физматлит, 2012. 400 с.
  24. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 3. С. 291.
  25. Miao Q., Wang L., Liu Z. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 21832. https://doi.org/10.1038/srep21832
  26. Miao Q., Wang L., Liu Z. et al. // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 5877. https://doi.org/10.1038/s41598-017-06224-w
  27. Dabrowska A., Huczko A. // Phys. Status Solidi B. 2018. V. 255. P. 1800194. https://doi.org/10.1002/pssb.201800194
  28. Huczko A., Łab˛ed´z O., Dabrowska A. et al. // Phys. Status Solidi B. 2015. V. 252. P. 2412. https://doi.org/10.1002/pssb.201552233
  29. Wang L., Wei B., Dong P. et al. // Mater. Des. 2016. V. 92. P. 462. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.12.075
  30. Возняковский А.П., Неверовская А.Ю., Возняковский А.А. и др. // Экологическая химия. Т. 29. № 4. C. 190.
  31. Voznyakovskii A.P., Vozniakovskii A.A., Kidalov S.V. // Fullerenes, Nanotubes Carbon Nanostruct. 2022. V. 30. № 1. P. 59. https://doi.org/10.1080/1536383x.2021.1993831
  32. Voznyakovskii A.P., Vozniakovskii A.A., Kidalov S.V. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 4. P. 657. https://doi.org/10.3390/nano12040657
  33. Возняковский А.А., Возняковский А.П., Кидалов С.В. и др. // Журн. структур. химии. 2020. Т. 61. № 5. С. 869.
  34. Bhatt M.D., Kim H., Kim G. // RSC Adv. 2022. V. 12. № 33. P. 21520. https://doi.org/10.1039/d2ra01436j
  35. Malekpour H., Ramnani P., Srinivasan S. et al. // Nanoscale. 2016. V. 8. № 30. P. 14608. https://doi.org/10.1039/c6nr03470e
  36. Haghighi M., Khodadadi A., Golestanian H. et al. // Polym. Polym. Compos. 2021. V. 29. № 6. P. 629. https://doi.org/10.1177/0967391120929075
  37. Voznyakovskii A.P., Neverovskaya A.Yu., Vozniakovskii A.A. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 5. P. 883. https://doi.org/10.3390/nano12050883
  38. Wang X., Yu S., Jin J. et al. // Sci. Bull. 2016. V. 61. № 20. P. 1583. https://doi.org/10.1007/s11434-016-1168-x
  39. Bytesnikova Z., Adam V., Richtera L. // Food Control. 2021. V. 121. P. 107611. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2020.107611
  40. Vozniakovskii A.P., Kidalov S.V., Vozniakovskii A.A. et al. // Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 2020. V. 28. № 3. P. 238. https://doi.org/10.1080/1536383x.2019.1686627
  41. Возняковский А.П., Карманов А.П., Кочева Л.С. и др. // Журн. тех. физики. 2022. Т. 92. № 7. С. 805.
  42. Чесноков В.В., Лисицын А.С., Соболев В.И. и др. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 4. С. 472.
  43. Ye D., Huang R., Zhu H. et al. // Org. Chem. Front. 2019. V. 6. № 1. P. 62. https://doi.org/10.1039/c8qo00941d
  44. Возняковский А.П., Неверовская А.Ю., Калинин А.В. и др. // Экологическая химия. 2020. Т. 90. № 10. С. 1627.
  45. Lakra R., Kumar R., Sahoo P.K. et al. // Inorg. Chem. Commun. 2021. V. 133. P. 108929. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108929
  46. Мианкушки Х.Н., Седги А., Багшахи С. // Электрохимия. 2019. T. 55. № 5. C. 599. https://doi.org/10.1134/s0424857019050098
  47. Vozniakovskii A.A., Smirnova E.A., Apraksin R.V. et al. // Nanomaterials. 2023. V. 13. P. 2368. https://doi.org/10.3390/nano13162368
  48. Бернацкий Д.П., Павлов В.Г. // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. № 20. С. 44.
  49. Lepetit B. // J. Appl. Phys. 2021. V. 129. № 14. P. 144302. https://doi.org/10.1063/5.0047771
  50. Voznyakovskii A.P., Fursei G., Vozniakovskii A. et al. // Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 2022. V. 30. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1080/1536383x.2021.1995366
  51. Ar G., Dhas A.M., Pawar R.B. et al. // Propellants, Explos., Pyrotech. 2022. V. 47. № 11. P. e202200098. https://doi.org/10.1002/prep.202200098
  52. Илюшин М.А., Ведерников Ю.Н., Возняковский А.П. и др. // Российский хим. журнал. 2021. T. 65. № 3. С. 19. https://doi.org/10.6060/rcj.2021653.2
  53. Ilyushin M.A., Voznyakovskii A.P., Shugalei I. et al. // Nanomanufacturing. 2023. V. 3. № 2. P. 167. https://doi.org/10.3390/nanomanufacturing3020011

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Основные характеристики графеновых наноструктур.

Скачать (275KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Методы синтеза графеновых наноструктур.

Скачать (119KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Принципиальная схема синтеза МГ методом СВС.

Скачать (109KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Схема синтеза SHSG методом СВС из глюкозы.

Скачать (221KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Электронное изображение МГ, синтезированного методом СВС из глюкозы.

Скачать (114KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024