Коллоидный журнал, 2020, T. 82, № 4, стр. 400-407

Поляризуемость и электроповерхностные свойства коллоидных частиц графита в водных растворах KCl

О. С. Везо 1, А. В. Войтылов 1, В. В. Войтылов 1, А. В. Волкова 1, М. П. Петров 1*, А. А. Трусов 1

1 Санкт-Петербургский государственный университет, физический факультет
198504 Санкт-Петербург, Петродворец, Ульяновская ул., 1, Россия

* E-mail: m.p.petrov@spbu.ru

Поступила в редакцию 13.01.2020
После доработки 02.03.2020
Принята к публикации 10.03.2020

Аннотация

Представлены результаты изучения электрической поляризуемости коллоидных частиц графита в водном растворе 1 : 1-электролита в диапазоне частот от 100 Гц до 2.5 МГц. Исследовались анизотропия поляризуемости частиц графита, их поверхностная проводимость и электрокинетический потенциал в водных растворах KCl с концентрацией менее 0.2 ммоль/л. Для изучения дисперсии анизотропии поляризуемости частиц графита был использован электрооптический метод, а для определения их электрокинетического потенциала – метод лазерного доплеровского микроэлектрофореза. Показано, что при низких частотах электрического поля частицы поляризуются как диэлектрические. Теория поляризуемости диэлектрических частиц использована для расчета поверхностной проводимости частиц графита как функции концентрации KCl. Повышение частоты приводит к тому, что механизм поляризуемости электропроводящей частицы доминирует над механизмом поляризуемости диэлектрической частицы. В данной области концентрации KCl электрокинетический потенциал частиц изменялся существенно слабее, чем их поляризуемость, и лежал в диапазоне 30–36 мВ.

DOI: 10.31857/S0023291220040163

Список литературы

  1. Natelson D. Nanostructures and Nanotechnology. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2015.

  2. Marsh H., Rodrigez-Reinoso F. Activated Carbon. Amsterdam: Elsevier Science, 2006.

  3. Kruger A. Carbon Materials and Nanotechnology. Weinheim: Wiley-VCH, 2010.

  4. Physics and Chemistry of Graphene: Graphene to Nanographene / Ed. by Enoki T., Ando T. Singapore: Jenny Stanford Publishing Pte. Ltd., 2019.

  5. Knight D.S., White W.B. // J. Mater. Res. 1989. V. 4. P. 385.

  6. Зиатдинов А.М. // Известия АН. Серия химическая. 2015. С. 1.

  7. Саенко Н.С., Зиатдинов А.М. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2015. Т. 58. № 5. С. 10.

  8. Зиатдинов А.М., Саенко Н.С., Скрыльник П.Г. // Известия АН. Серия химическая. 2017. С. 837.

  9. Ferrari A.C., Robertson J. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. P. 14 095.

  10. Tan P.H., Dimovsky S., Gototsi Yu. // Philos. Trans. R. Soc. A. 2004. V. 362. P. 2289.

  11. Burchell T.D. Carbon Materials for Advanced Technologies. Amsterdam: Elsevier Science, 1999.

  12. Nakada K., Fujita M., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S. // Phys. Rev. B. 1996. V. 54. P. 17954.

  13. Wakabayashi K., Fujita M., Ajiki H., Sigrist M. // Phys. Rev. B. 1999. V. 59. P. 8271.

  14. Shimomura Y., Takane Y., Wakabayashi K.J. // J. Phys. Soc. Jpn. 2011. V. 80. 054710.

  15. Klusek Z., Kozlowski W., Waqar Z., Datta S., Burnell-Gray J.S., Makarenko I.V., Gall N.R., Rutkov E.V., Tontegode A.Ya., Titkov A.N. // Appl. Surf. Sci. 2005. V. 252. P. 1221.

  16. Ziatdinov M., Fujii S., Kusakabe K., Kiguchi M., Mori T., Enoki T. // Phys. Rev. B. 2013. V. 87. P. 115427.

  17. Fujii S., Ziatdinov M., Ohtsuka M., Kusakabe K., Kiguchi M., Enoki T. // Faraday Discuss. 2014. V. 173. P. 173.

  18. Зиатдинов А.М., Саенко Н.С., Скрыльник П.Г. // Вестник ДВО РАН. 2017. № 6. С. 126.

  19. Kiguchi M., Takai K., Joly V.L.J., Enoki T., Sumii R., Amemiya K. // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. 045421.

  20. Bellunato A., Tash H.A., Cesa Y., Schneider G.F. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 17. P. 785.

  21. Зиатдинов А.М., Саенко Н.С., Скрыльник П.Г. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2016. Т. 59. № 9. С. 4.

  22. Маляренко В.В., Овчаренко Ф.Д., Духин С.С. // Коллоид. журн. 1974. Т. 36. С. 485.

  23. Войтылов В.В. Электроориентационные эффекты в дисперсных системах. Дис. … докт. физ.-мат. наук. СПб.: СПбГУ, 1996.

  24. Muller H. // J. Opt. Soc. Amer. 1941. V. 31. P. 286.

  25. Muller H., Sakmann B. // J. Opt. Soc. Am. 1942. V. 32. P. 309.

  26. Шпольский Э.В. // УФН, 1945. Т. 27. С. 97.

  27. Толстой Н.А., Феофилов П.П. // Докл. АН СССР. 1949. Т. 66. С. 617.

  28. Войтылов В.В., Трусов А.А., Спартаков А.А. // Оптика и спектроскопия. 1978. Т. 44. С. 606.

  29. Ван де Хюлст Г. Рассеяние света малыми частицами. М.: Изд-во иностранной литературы, 1961.

  30. Babadzanjanz L., Voitylov A. // Colloids Surf. B. 2007. V. 56. P. 121.

  31. Войтылов В.В., Толстой Н.А., Трусов А.А. // Колл-оид. журн. 1980. Т. 42. С. 1051.

  32. Berne B.J., Pecora R. Dynamic light scattering: with applications to chemistry, biology, and physics. North Chelmsford: Courier Corporation, 2000.

  33. Klemeshev S.A., Petrov M.P., Rolich V.I., Trusov A.A., Voitylov A.V., Vojtylov V.V. // Diam. Relat. Mater. 2016. V. 69. P.177.

  34. Zhivkov A.M. // Colloids Surf. A. 2002. V. 209. P. 319.

  35. Zhivkov A.M., Hristov R.P. // Colloids Surf. A. 2017. V. 529. P. 523.

  36. Hristova S.H., Zhivkov A.M. // J. Colloid Interface Sci. 2015 V. 446. P. 252.

  37. Bellini T., Mantegazza F., Degiorgio V., Avallone R., Saville D.A. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 82. P. 1560.

  38. Mantegazza F., Bellini T., Buscaglia M., Degiorgio V., Saville D.A. // J. Chem. Phys. 2000. V. 113. P. 6984.

  39. Войтылов А.В., Войтылов В.В., Клемешев С.А., Петров М.П., Трусов А.А., Шилов В.Н. // Оптика и спектроскопия. 2017. Т. 122. С. 451.

  40. Духин С.С., Шилов В.Н. Диэлектрические явления и двойной электрический слой в дисперсных системах и полиэлектролитах. Киев: Наукова Думка, 1972.

  41. Shilov V.N., Borkovskaia Yu.B., Budankova S.N. // Molecular and Colloidal Electro-Optics / Ed. by Stoylov S.P., Stoimenova M.V. Boca Raton: CRC Press, 2007. P. 39.

  42. Petrov M.P., Shilov V.N., Trusov A.A., Voitylov A.V., Vojtylov V.V. // Coll. Surf. A. 2016. V. 506. P. 40.

  43. Gimsa J., Gimsa U. // J. Electrostat. 2017. V. 90. P. 131.

  44. Spartakov A.A., Trusov A.A., Voitylov A.V., Vojtylov V.V. // Molecular and Colloidal Electro-Optics / Ed. by Stoylov S.P., Stoimenova M.V. Boca Raton: CRC Press, 2007. P. 193.

  45. Hong S.-H., Shen T.-Z., Song J.-K. // J. Phys. Chem. C. 2014. V. 118. P. 26304.

Дополнительные материалы отсутствуют.