Синтез и исследование железо-графеновых композитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Путем термической обработки в потоке аргона смеси нитрата железа(III) и оксида графита с последующим восстановлением в токе водорода синтезированы железо-графеновые композиты, охарактеризованные методами элементного анализа, термогравиметрии, сканирующей электронной микроскопии со снятием энергодисперсионных рентгеновских спектров и построением карт пространственного распределения компонентов, рентгенофазового анализа и мессбауэровской спектроскопии. Показано, что синтезированные композиты представляют собой листы графеноподобного материала с нанесенными на них железосодержащими наночастицами, размер которых зависит от концентрации соединения железа в исходной смеси. Наночастицы железа в составе полученных композитов быстро окисляются при кратковременном контакте с воздухом и могут быть восстановлены путем циклической обработки при 400°C, включающей вакуумирование композита с последующей выдержкой в водороде под давлением.

Об авторах

А. А. Арбузов

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Email: arbuzov@icp.ac.ru
Черноголовка, 142432 Россия

И. Д. Шамов

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Черноголовка, 142432 Россия

М. А. Благов

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Черноголовка, 142432 Россия

М. В. Лотоцкий

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук; Центр компетенций систем HySA, Университет Западной Капской провинции

Черноголовка, 142432 Россия; Белвилл, 7535 Южная Африка

Б. П. Тарасов

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук

Черноголовка, 142432 Россия

Список литературы

  1. Hu Y., Wu P., Zhang H., Cai Ch. // Electrochim. Acta. 2012. Vol. 85. P. 314. doi: 10.1016/j.electacta.2012.08.080
  2. Akyol D., Özcan A., Kepir Z.D., Özcan A. // Mater. Chem. Phys. 2025. Vol. 346. Art. ID 131339. doi: 10.1016/j.matchemphys.2025.131339
  3. Кущ С.Д., Куюнко Н.С., Арбузов А.А., Коршунова Л.А., Бондаренко Г.В. // ЖОХ. 2017. Т. 87. № 7. С. 1072; Kushch S.D., Kuyunko N.S., Arbuzov A.A., Korshunova L.A., Bondarenko G.V. // Russ. J. Gen. Chem. 2017. Vol. 87. N 7. P. 1466. doi: 10.1134/S1070363217070040
  4. Клюев М.В., Арбузов А.А., Магдалинова Н.А., Калмыков П.А., Тарасов Б.П. // ЖФХ. 2016. Т. 90. № 9. С. 1331; Klyuev M.V., Arbuzov A.A., Magdalinova N.A., Kalmykov P.A., Tarasov B.P. // Russ. J. Phys. Chem. 2016. Vol. 90. N 9. P. 1749. doi: 10.1134/S0036024416090144
  5. Tarasov B.P., Arbuzov A.A., Volodin A.A., Fursikov P.V., Mozhzhuhin S.A., Lototskyy M.V., Yartys V.A. // J. Alloys Compd. 2021. Vol. 896. Art. ID 162881. doi: 10.1016/j.jallcom.2021.162881
  6. Singh S., Bhatnagar A., Shukla V., Pandey A.P., Shaz M.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2025. Vol. 107. P. 96. doi: 10.1016/j.ijhydene.2024.12.331
  7. Tarasov B.P., Arbuzov A.A., Mozhzhukhin S.A., Volodin A.A., Fursikov P.V., Davids M.W., Adeniran J., Lototskyy M.V. // Inorganics. 2023. Vol. 11. Art. ID 290. doi: 10.3390/inorganics11070290
  8. Kryvutsa N., Eloy P., Hackens B., Hermans S. // Mol. Catal. 2023. Vol. 545. Art. ID 113222. doi: 10.1016/j.mcat.2023.113222
  9. Wang H., Robinson J.T., Diankov G., Dai H. // J. Am. Chem. Soc. 2010. Vol. 132. P. 3270. doi: 10.1021/ja100329d
  10. Арбузов А.А., Мурадян В.Е., Тарасов Б.П., Соколов Е.А., Бабенко С.Д. // ЖФХ. 2016. Т. 90. № 5. С. 663; Arbuzov A.A., Muradyan V.E., Tarasov B.P., Sokolov E.A., Babenko S.D. // Russ. J. Phys. Chem. 2016. Vol. 90. N 5. P. 907. doi: 10.1134/S0036024416050071
  11. Tucek J., Sofer Z., Bousa D., Pumera M., Hola K., Mala A., Polakova K., Havrdova M., Cepe K., Tomanec O., Zboril R. // Nat. Commun. 2016. Vol. 7. Art. ID 12879. doi: 10.1038/ncomms12879
  12. Khannanov A., Kiiamov A., Valimukhametova A., Tayurskii D.A., Börrnert F., Kaiser U., Eigler S., Vagizov F.G., Dimiev A.M. // J. Am. Chem. Soc. 2018. Vol. 140. P. 9051. doi: 10.1021/jacs.8b04829
  13. Chen Y., Song B., Tang X., Lu L., Xue J. // J. Mater. Chem. 2012. Vol. 22. P. 17656. doi: 10.1039/C2JM32057F
  14. Zhang K., Liu1 Y., Liu Y., Yan Y., Ma G., Zhong B., Che R., Huang X. // Nano-Micro Lett. 2024. Vol. 16. Art. ID 66. doi: 10.1007/s40820-023-01280-6
  15. Luo Zh., Quan J., Ding T., Xu B., Li W., Mao Q., Ma W., Li M., Xiang H., Zhu M. // J. Alloys Compd. 2024. Vol. 980. Art. ID 173614. doi: 10.1016/j.jallcom.2024.173614
  16. Nguyen Q.X.T., Dang T.-D., Cao H.H., La D.D. // Microchem. J. 2025. Vol. 212. Art. ID 113418. doi: 10.1016/j.microc.2025.113418
  17. Liu X., Xiang J., Xue Y., Zhao J., Ma X., Ge L., Li F., Gai P. // Sens. Actuators (B). 2025. Vol. 440. Art. ID 137931. doi: 10.1016/j.snb.2025.137931
  18. Tang Y., Zhou J., Chen W., Chai H., Li Y., Feng Zh., Dai X. // Mol. Catal. 2019. Vol. 476. Art. ID 110524. doi: 10.1016/j.mcat.2019.110524
  19. Hong S., Kauppinen M.M., Miu E.V., Mpourmpakis G., Grönbeck H. // Cat. Sci. Tech. 2023. Vol. 13. P. 6999. doi: 10.1039/d3cy01335a
  20. Alatalo S.-M., Daneshvar E., Kinnunen N., Meščeriakovas A., Thangaraj S.K., Jänis J., Tsang D.C.W., Bhatnagar A., Lähde A. // Chem. Eng. J. 2019. Vol. 373. P. 821. doi: 10.1016/j.cej.2019.05.118
  21. Liang J., Liu J., Guo L., Wang W., Wang Ch., Gao W., Guo X., He Y., Yang G., Yasuda Sh., Liang B., Tsubaki N. // Nat. Commun. 2024. Vol. 15. P. 512. doi: 10.1038/s41467-024-44763-9
  22. Zhou D., Cui K., Zhou Zh., Liu Ch., Zhao W., Li P., Qu X. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. Vol. 46. P. 34369. doi: 10.1016/j.ijhydene.2021.07.230
  23. Soni P.K., Bhatnagar A., Shukla V., Shaz M.A. // Int. J. Hydrogen Energy. 2022. Vol. 47. P. 21391. doi: 10.1016/j.ijhydene.2022.04.264
  24. Арбузов А.А., Мурадян В.Е., Тарасов Б.П. // Изв. АН. Сер. хим. 2013. № 9. C. 1962; Arbuzov A.A., Muradyan V.E., Tarasov B.P. // Russ. Chem. Bull. 2013. Vol. 62. N 9. P. 1962. doi: 10.1007/s11172-013-0284-x
  25. Hummers W.S., Offeman R.E. // J. Am. Chem. Soc. 1957. Vol. 80. P. 1339. doi: 10.1021/ja01539a017
  26. Huh S.H. // Carbon. 2014. Vol. 78. P. 617. doi: 10.1016/j.carbon.2014.07.034
  27. Park S., An J., Potts J.R., Velamakanni A., Murali Sh., Ruoff R.S. // Carbon. 2011. Vol. 49. P. 3019. doi: 10.1016/j.carbon.2011.02.071
  28. Чуев М.А. // Кристаллография. 2020. Т. 65. № 3. С. 402; Chuev M.A. // Crystallogr. Rep. 2020. Vol. 65. N 3. P. 387. doi: 10.1134/S1063774520030098
  29. Ajinkya N., Yu X., Kaithal P., Luo H., Somani P., Ramakrishna S. // Materials. 2020. Vol. 13. Art. ID 4644. doi: 10.3390/ma13204644
  30. Васильева Е.С., Толочко О.В., Семенов В.Г., Володин В.С., Kim D. // ПЖТФ. Т. 33. № 1. С. 81; Vasil’eva E.S., Tolochko O.V., Semenov V.G., Volodin V.S., Kim D. // Tech. Phys. Lett. 2007. Vol. 33. N 1. P. 40. doi: 10.1134/S1063785007010117
  31. Borysiuk J., Grabias A., Szczytko J., Bystrzejewski M., Twardowski A., Lange H. // Carbon. 2008. Vol. 46. N 13. P. 1693. doi: 10.1016/j.carbon.2008.07.011
  32. Цурин В.А., Ермаков А.Е., Уймин М.А., Мысик А.А., Щеголева Н.Н., Гавико В.С., Майков В.В. // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 2. С. 287; Tsurin V.A., Yermakov A.Y., Uimin M.A., Mysik A.A., Shchegoleva N.N., Gaviko V.S., Maikov V.V. // Phys. Solid State. 2014. Vol. 56. N 2. P. 287. doi: 10.1134/S1063783414020309
  33. Киселева Т.Ю., Новакова А.А., Григорьева Т.Ф., Ляхов Н.З. // Кристаллография. 2023. Т. 68. № 3. С. 358; Kiseleva T.Yu., Novakova A.A., Grigoreva T.F., Lyakhov N.Z. // Crystallogr. Rep. 2023. Vol. 68. N 3. P. 363. doi: 10.1134/S1063774523700037
  34. Тюменцева А.В., Горбенко А.С., Ярославцев Р.Н., Столяр С.В., Герасимова Ю.В., Комогорцев С.В., Баюков О.А., Князев Ю.В., Волочаев М.Н., Ольховский И.А., Исхаков Р.С. // Изв. РАН. Сер. физ. 2021. Т. 85. № 9. С. 1257; Tyumentseva A.V., Gorbenko A.S., Yaroslavtsev R.N., Stolyar S.V., Olkhovskiy I.A., Gerasimova Y.V., Komogortsev S.V., Bayukov O.A., Knyazev Y.V., Volochaev M.N., Iskhakov R.S. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2021. Vol. 85. N 9. P. 965. doi: 10.31857/S0367676521090180
  35. Larson A.C., Von Dreele R.B. General Structure Analysis System (GSAS). Report LAUR 86-748 (Los Alamos). 2004.
  36. Klencsár Z., Kuzmann E., Vértes A. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 1996. Vol. 210. N 1. P. 105. doi: 10.1007/BF02055410

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025