1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал физической химии
  4. T. 97, № 6, 2023

Журнал физической химии, 2023, T. 97, № 6, стр. 827-835

Исследование пористой структуры терморасширенного графита, полученного из нитрата высокоориентированного пиролитического графита

А. В. Кравцов a, *, О. Н. Шорникова a, А. И. Булыгина a, А. Б. Солопов b, А. Л. Кустов a, В. В. Авдеев a

a Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Химический факультет
Москва, Россия

b Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН
Москва, Россия

* E-mail: aleksei.kravtsov@chemistry.msu.ru

Поступила в редакцию 19.04.2022
После доработки 19.04.2022
Принята к публикации 30.04.2022

Аннотация

Получены интеркалированные соединения графита (ИСГ) с различным номером ступени из высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) и азотной кислоты химическим способом. Терморасширенный графит (ТРГ) получен путем гидролиза ИСГ и последующего термоудара. Исследовано влияние глубины окисления графита на степень расширения окисленного графита (ОГ) – продукта гидролиза ИСГ, выход твердого продукта и пористость ТРГ. Изучена зависимость внутренней пористой структуры ТРГ от глубины окисления графитовой матрицы. Методом низкотемпературной адсорбции/десорбции азота изучена микро- и мезопористая структура. Проведена обработка экспериментальных данных современным методом 2D-NLDFT с целью расчета распределения пор по размеру и объема пор. Кроме того установлены характеристики макропористой структуры при помощи ртутной порометрии. Также изучены параметры пористой структуры путем получения при помощи сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и обработки множества изображений сечений частиц ТРГ. Выявлена сильная корреляция параметров пористой структуры ТРГ и глубины окисления графитовой матрицы.

Ключевые слова: терморасширенный графит, окисленный графит, высокоориентированный пиролитический графит, пористая структура, NLDFT, MDFT

Список литературы

  1. Chung D.D.L. // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. P. 554. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9284-6

  2. Inagaki M., Kang F., Toyoda M. et al. // Advanced Materials Science and Engineering of Carbon, Butterworth-Heinemann. 2014. P. 313. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-407789-8.00014-4

  3. Wang Z., Han E., Ke W. // Corros. Sci. 2007. V. 49. P. 2237. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.10.024

  4. Song L.N., Xiao M., Meng Y.Z. // Compos. Sci. Technol. 2006. V. 66. P. 2156. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2005.12.013

  5. Sorokina N.E., Redchitz A.V., Ionov S.G. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2006. V. 67. P. 1202. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2006.01.048

  6. Nayak S.K., Mohanty S., Nayak S.K. // High Perform. Polym. 2019. V. 32. P. 506. https://doi.org/10.1177/0954008319884616

  7. Sorokina N.E., Maksimova N.V., Avdeev V.V. // Inorg. Mater. 2001. V. 37. P. 360. https://doi.org/10.1023/A:1017575710886

  8. Ivanov A.V., Maksimova N.V., Kamaev A.O. et al. // Mater. Lett. 2018. V. 228. P. 403. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.06.072

  9. Afanasov I.M., Shornikova O.N., Kirilenko D.A. et al. // Carbon. 2010. V. 48. P. 1862. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.01.055

  10. Forsman W.C., Vogel F.L., Carl D.E. et al. // Ibid. 1978. V. 16. P. 269. https://doi.org/10.1016/0008-6223(78)90040-4

  11. Sorokina N.E., Maksimova N.V., Avdeev V.V. // Inorg. Mater. 2002. V. 38. P. 564. https://doi.org/10.1023/A:1015857317487

  12. Salvatore M., Carotenuto G., De Nicola S. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2017. V. 12. P. 167. https://doi.org/10.1186/s11671-017-1930-2

  13. Dimiev A.M., Shukhina K., Behabtu N. et al. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 19246. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b06726

  14. Sorokina N.E., Monyakina L.A., Maksimova N.V. et al. // Inorg. Mater. 2002. V. 38. P. 482. https://doi.org/10.1023/A:1015423105964

  15. Leshin V.S., Sorokina N.E., Avdeev V.V. // Ibid. 2004. V. 40. P. 649. https://doi.org/10.1023/B:INMA.0000032001.86743.00

  16. Dunaev A.V., Arkhangelsky I.V., Zubavichus Y.V. et al. // Carbon. 2008. V. 46. P. 788. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2008.02.003

  17. Gurzęda B., Buchwald T., Krawczyk P. // J. Solid State Electrochem. 2020. V. 24. P. 1363. https://doi.org/10.1007/s10008-020-04642-x

  18. Efimova E.A., Syrtsova D.A., Teplyakov V.V. // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 179. P. 467. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.02.023

  19. Bodzenta J., Mazur J., Kaźmierczak-Bałata A. // Appl. Phys. B. 2011. V. 105. P. 623. https: //doi.org/.https://doi.org/10.1007/s00340-011-4510-7

  20. Afanasov I.M., Makarenko I.V., Vlasov I.I. et al. // Compact. Expand. Graph. with a Low Therm. Conduct., Curran Associates, Inc., Clemson, South Carolina, USA. 2010: P. 645.

  21. Ivanov A.V., Manylov M.S., Maksimova N.V. et al. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. P. 4457. https://doi.org/10.1007/s10853-018-3151-1

  22. Inagaki M., Tashiro R., Toyoda M. et al. // Ceram. Soc. Jpn. 2004. V. 112-1. P. S1513. https://doi.org/10.14852/jcersjsuppl.112.0.S1513.0

  23. Kang F., Zheng Y.-P., Wang H.-N. et al. // Carbon. 2002. V. 40. P. 1575. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(02)00023-4

  24. Inagaki M., Tashiro R., Washino Y. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2004. V. 65. P. 133. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2003.10.007

  25. Inagaki M., Suwa T. // Carbon. 2001. V. 39. P. 915. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00199-8

  26. Inagaki M., Saji N., Zheng Y.-P. et al. // TANSO. 2004. V. 2004. P. 258. https://doi.org/10.7209/tanso.2004.258

  27. Tryba B., Morawski A.W., Kaleńczuk R.J. et al. // Spill Sci. Technol. Bull. 2003. V. 8. P. 569. https://doi.org/10.1016/S1353-2561(03)00070-7

  28. Shornikova O.N., Kogan E.V., Petrov D.V. et al. // Pore structure of exfoliated graphite, Curran Associates, Inc., Clemson, South Carolina, USA. 2010: P. 421.

  29. Goudarzi R., Hashemi Motlagh G. // Heliyon. 2019. V. 5. P. e02595. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02595

  30. Bogdanov S.G., Valiev E.Z., Dorofeev Y.A. et al. // Cryst. Rep. 2006. V. 51. P. S12. https://doi.org/10.1134/S1063774506070030

  31. Sorokina N.E., Monyakina L.A., Maksimova N.V. et al. // Inorg. Mater. 2002. V. 38. P. 482. https://doi.org/10.1023/A:1015423105964

  32. Sorokina N.E., Nikol’skaya I.V., Ionov S.G. et al. // Russ. Chem. Bull. 2005. V. 54. P. 1749. https://doi.org/10.1007/s11172-006-0034-4

  33. Sing K.S.W. // Pure Appl. Chem. 1982. V. 54. P. 2201. https://doi.org/10.1351/pac198254112201

  34. Jagiello J., Olivier J.P. // Carbon. 2012. V. 55. P. 70. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.12.011

  35. Jagiello J., Olivier J.P. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 19382. https://doi.org/10.1021/jp9082147

  36. Ross S., Olivier J.P. // J. Phys. Chem. 1961. V. 65. P. 608. https://doi.org/10.1021/j100822a005

  37. Olivier J.P., Winter M. // J. Power Sources. 2001. V. 97–98. P. 151. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(01)00527-4

  38. Li Z., Peng H., Liu R. et al. // J. Power Sources. 2020. V. 457. P. 228022. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228022

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал физической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал