Властивостi графенових флейкiв, отриманих ультразвуковою обробкою графiту
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe62.05.0432Ключові слова:
graphene, Raman spectroscopy, ultrasound treatment, vacancy and edge defects, scanning electron microscopyАнотація
В роботi продемонстрована можливiсть отримання графену та шарiв на його основi за допомогою ультразвукової (УЗ) обробки пiролiтичного графiту в розчинi N-метiл пiролiдону (NMP). Пiдтверджено, що ефективним методом дiагностики процесу трансформацiї графiту в графен є раманiвська спектроскопiя. Варiюванням часу УЗ обробки пiролiтичного графiту в розчинi NMP встановленi оптимальнi режими отримання графенових флейкiв з рiзною кiлькiстю шарiв. Зокрема, показано, що УЗ обробка протягом 5 годин достатня для отримання колоїдного розчину графенових флейкiв, бiльшiсть з яких є одношаровими. Показано, що зi збiльшенням часу УЗ обробки зростає iнтенсивнiсть раманiвських смуг D та D′, що свiдчить про зростання кiлькостi дефектiв в графенових шарах. Оцiнено середнi вiдстанi мiж дефектами при рiзних часах УЗ обробки. Проаналiзовано вплив вакансiйних та крайових дефектiв на величину спiввiдношення lD/lD′ смуг та встановлено, що переважаючим типом дефектiв в графенових флейках є вакансiї.
Посилання
K.S. Novoselov, V.I. Fal’ko, L. Colombo, P.R. Gellert, M.G. Schwab, K. Kim. A roadmap for graphene. Nature 490, 192 (2012).
X. Yang, C. Cheng, D. Sichao, Y. Jianyi, Y. Bin, L. Jack, Y. Wenyan, L. Erping, D. Shurong, Y. Peide, D. Xiangfeng. Contacts between two- and three-dimensional materials: Properties of Graphene Flakes Ohmic,Schottky, and heterojunctions. ACS Nano 10, 4895 (2016).
S. Chen, S. Zhimei, L. Feng. Strain engineering of graphene: A review. Nanoscale 8, 3207 (2016).
A.N. Morozovska, E.A. Eliseev, M.V. Strikha. Ballistic conductivity of graphene channel with junction on ferroelectric domain wall. Appl. Phys. Lett. 108, 232902 (2016).
K.S. Novoselov, A.K. Geim, S.V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S.V. Dubonos, I.V. Grigorieva, A.A. Firsov. Electric field effect in atomically thin carbon films. Science 306, 666 (2004).
A.A. Tahir, H. Ullah, P. Sudhagar, M.A.M. Teridi, A. Devadoss, S. Sundaram. The application of graphene and its derivatives to energy conversion, storage, and environmental and biosensing devices. Chem. Rec. 16, 1591 (2016).
Wen Yang, Mei Ni, Xin Ren, Yafen Tian, Ning Li, Yuefeng Su, Xiaoling Zhang. Graphene in supercapacitor applications. Curr. Opin. Coll. Interface Sci. 20, 416 (2015).
A. Bablich, S. Kataria, M.C. Lemme. Graphene and twodimensional materials for optoelectronic applications. Electronics 5, 13 (2016).
Z. Chengzhou, D. Dan, L. Yuehe. Graphene-like 2D nanomaterial-based biointerfaces for biosensing applications. Biosens. Bioelectron. 89, 43 (2017).
K. Leilei, C. Jiayu, Z. Hongtao, X. Ping, S. Mengtao. Recent progress in the applications of graphene in surfaceenhanced Raman scattering and plasmon-induced catalytic reactions. Mater. Chem. C 3, 9024 (2015).
B.F. Machado, P. Serp. Graphene-based materials for catalysis. Catalys. Sci. Technol. 2, 54 (2012).
E. Sadeghinezhad, M. Mehrali, R. Saidur, M. Mehrali, S.T. Latibari, A.R. Akhiani, H.S.C. Metselaar. A comprehensive review on graphene nanofluids: recent research, development and applications. Ener. Conv. Manag. 111, 466 (2016).
F. Schwierz. Graphene transistors. Nature Nanotech. 5, 487 (2010).
A. Das, B. Chakraborty, A.K. Sood. Raman spectroscopy of graphene on different substrates and influence of defects. Bull. Mater. Sci. 31, 579 (2008).
A. Guermoune, T. Chari, F. Popescu, S.S. Sabri, J. Guillemette, H.S. Skulason, T. Szkopek, M. Siaj. Chemical vapor deposition synthesis of graphene on copper with methanol, ethanol, and propanol precursors. Carbon 49, 4204 (2011).
N. Camara, J.-R. Huntzinger, G. Rius, A. Tiberj, N. Mestres, F. P´erez-Murano, P. Godignon, J. Camassel. Anisotropic growth of long isolated graphene ribbons on the C face of graphite-capped 6H-SiC. Phys. Rev. B 80, 125410 (2009).
M. Valakh, V. Kiselov, V. Yukhymchuk, V. Dzhagan, A. Efanov, M. Tryus, A. Belyaev, D.R.T. Zahn. Freestanding graphene monolayers in carbon-based composite obtained from SiC: Raman diagnostics. Phys. Status Solidi A 211, 1674 (2014).
K.R. Paton et al. Scalable production of large quantities of defect-free few-layer graphene by shear exfoliation in liquids. Nature Mater. 13, 624 (2014).
A.C. Ferrari, J. Robertson. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon. Phys. Rev. B 61, 14095 (2000).
L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus. Raman spectroscopy in graphene. Phys. Rep. 473, 51 (2009).
F. Tuinstra, J.L. Koenig. Raman spectrum of graphite. J. Chem. Phys. 53,1126 (1970).
S. Piscanec, M. Lazzeri, F. Mauri, A.C. Ferrari, J. Robertson. Kohn anomalies and electron-phonon interaction in graphite. Phys. Rev. Lett. 93, 185503 (2004).
R. Beams, L.G. Cancado, L. Novotny. Raman characterization of defects and dopants in graphene. J. Phys.: Condens. Matter 27, 083002 (2015).
E.H. Martins Ferreira, M.V.O. Moutinho, F. Stavale, M.M. Lucchese, R.B. Capaz, C.A. Achete, A. Jorio. Evolution of the Raman spectra from single-, few-, and manylayer graphene with increasing disorder. Phys. Rev. B 82, 125429 (2010).
C. Casiraghi, S. Pisana, K.S. Novoselov, A.K. Geim, A.C. Ferrari. Raman fingerprint of charged impurities in graphene. Appl. Phys. Lett. 91, 233108 (2007).
M.M. Lucchese, F. Stavale, E.H. Martins Ferreira, C. Vilani, M.V.O. Moutinho, R.B. Capaz, C.A. Achete, A. Jorio. Quantifying ion-induced defects and Raman relaxation length in graphene. Carbon 48, 1592 (2010).
L.G. Cancado, A. Jorio, E. H. Martins Ferreira, F. Stavale, C.A. Achete, R.B. Capaz, M.V.O. Moutinho, A. Lombardo, T.S. Kulmala, A.C. Ferrari. Quantifying defects in graphene via Raman spectroscopy at different excitation energies. Nano Lett. 11, 3190 (2011).
L.G. Cancado, K. Takai, T. Enoki, M. Endo, Y.A. Kim, H. Mizusaki et al. General equation for the determination of the crystallite size of nanographite by Raman spectroscopy. Appl. Phys. Lett. 88, 163106 (2006).
L.G. Cancado, M.A. Pimenta, B.R.A. Neves, M.S.S. Dantas, A. Jorio. Influence of the atomic structure on the Raman spectra of graphite edges. Phys. Rev. Lett. 93, 247401 (2004).
C. Casiraghi, A. Hartschuh, H. Qian, S. Piscanec, C. Georgi, A. Fasoli, K.S. Novoselov, D.M. Basko, A.C. Ferrari. Raman spectroscopy of graphene edges. Nano Lett. 9, 1433 (2009).
A. Eckmann, A. Felten, A. Mishchenko, L. Britnell, R. Krupke, K.S. Novoselov, C. Casiraghi. Probing the nature of defects in graphene by Raman spectroscopy. Nano Lett. 12, 3925 (2012).
F. Banhart, J. Kotakoski, A.V. Krasheninnikov. Structural defects in graphene. ACS Nano 5, 26(2011).
S.P. Lonkar, A.A. Abdala. Applications of graphene in catalysis. Thermodyn. Catalys. 5 (2), 1 (2014).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
