E. G. Gerasimov, P. B. Terentev, N. N. Shchegoleva, N. V. Mushnikov, B. Campbell, A. N.Pirogov, Y. N. Scryabin, А. Е. Teplykh, S. G. Bogdanov, V. E. Fedorov, N. G. Naumov, A. P. Vokhmyanin, V. V. Bobrovskiy
STRUCTURAL STATE OF NANOCOMPOSITES BASED ON HIGHLY EXFOLIATED GRAPHITE AND 3d-TRANSITION METALS
DOI: 10.17804/2410-9908.2017.6.120-127 The structural state and magnetic properties of nanocomposites formed by exfoliated graphite and 3d-transition metal (Co or Ni) particles have been studied. The exfoliated graphite was synthesized by thermal decomposition of the intercalated graphite C2Fx(BrF3). The thus synthesized exfoliated graphite is multilayer graphene. The salt CoCl2×6H2O (or NiCl2×6H2O) was added to the graphene, and the mixture was agitated by a stirrer for half an hour and then heated in a hydrogen flow. The microstructure of the nanocomposites represents separated practically spherical inclusions of Co (or Ni) nanoparticles into a multilayer graphene matrix. The X-ray diffraction patterns of the nanocomposites with Co particles testify to their two-phase state at 293 K: they crystallize in low-temperature hexagonal and high-temperature cubic phases. At 78 K and 293 K, the magnetization curves of the nanocomposites, which are measured in pulsed magnetic fields of up to 100 kOe, look typically of ferromagnets.
Acknowledgements: This research was carried out within the SA of FASO of Russia (themes “Magnet” No. 0120146332 and “Flux” No. 01201463334). Keywords: multilayer graphene, 3d-transition metals, nanocomposites Bibliography:
- Zhu J., Wei S., Zhang L., Mao Y., Ryu J., Karki A.B., Young D.P., Guo Z. Polyanilinetungsten oxide meta-composites with tunable electronic properties. J. Mater. Chem., 2011, vol. 21, pp. 342–348. DOI: 10.1039/c0jm02090g
- Kamat P.V. Graphene_based nanoarchitectures. Anchoring semiconductor and metal nanoparticles on a two-dimensional carbon support. J. Phys. Chem. Letters, 2010, vol. 1, pp. 520–527.
- Chandra V., Park J., Chun Y., Lee J.W., Hwang I.C., Kim K.S. Water-Dispersible Magnetite-Reduced Graphene Oxide Composites for Arsenic Removal. ACS Nano, 2010, vol. 4, pp. 3979– 3986. DOI: 10.1021/nn1008897
- Tombros N., Jozsa C., Popinciuc M., Jonkman H.T., Van Wees B.J. Electronic spin transport and spin procession in single graphene layers at room temperature. Nature, 2007, vol. 448, pp. 571–574. DOI:10.1038/nature06037
- Teplykh A.E., Bogdanov S.G., Gerasimov E.G., Terentev P.B., Korolev A.V., Fedorov V.E., Makotchenko V.G., Naumov N.G., Kampbell B.D., Pirogov A.N. Structure state and magnetic propeties of multilayer graphene/Fe composites. Phys. Met. Met., 2016, vol. 117, no. 2, pp. 22–29. DOI: 10.7868/S001532301602011X
- Makotchenko V.G., Grayfer E.D., Nazarov A.S., Kim S.-J., Fedorov V.E. The synthesis and properties of highly exfoliated graphites from fluorinated graphite intercalation compounds. Carbon, 2011, vol. 49, pp. 3233–3241. DOI: 10.1016/j.carbon.2011.03.049
- Teplykh A.E., Bogdanov S.G., Dorofeev Yu.A., Pirogov A.N., Skryabin Yu.N., Makotchenko V.G., Nazarov A.S., Fedorov V.E. Structural state of expanded graphite prepared from intercalation compounds. Crystallography Reports, 2006, vol. 51, no. Suppl. 1, pp. S62– S66. DOI: 10.1134/S1063774506070108
Е. Г. Герасимов, П. Б. Терентьев, Н. Н. Щеголева, Н. В. Мушников, Б. Кэмпбелл, А. Н. Пирогов, Ю. Н. Скрябин, А. Е. Теплых, С. Г. Богданов, В. Е. Федоров, Н. Г. Наумов, А. П. Вохмянин, В. И. Бобровский
СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ НАНОКОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОРАСЩЕПЛЕННОГО ГРАФИТА И 3d-ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Исследовано структурное состояние и магнитные свойства нанокомпозитов, сформированных из высокорасщепленного графита и частиц 3d-переходных металлов (Co, или Ni). Высокорасщепленный графит был синтезирован термическим разложением интеркалированного соединения окисленного графита C2Fx(BrF3). Синтезированный таким способом высокорасщепленный графит представляет собой мультислойный графен. Полученный мультислойной графен смешивался с солью CoCl2×6H2O (или NiCl2×6H2O), и смесь в течение получаса нагревалась в потоке водорода. Микроструктура нанокомпозитов представляет собой изолированные практически сферические включения наночастиц Co и Ni в матрицу мультислойного графена. Рентгенограммы нанокомпозитов с кобальтом свидетельствуют, что при 293 К Co частицы находятся в двухфазном состоянии: в низкотемпературной гексагональной и высокотемпературной кубической фазе. Кривые намагничивания нанокомпозитов, измеренные в импульсных магнитных полях с напряженностью до 100 кЭ при температурах 78 и 293 К, имеют вид, типичный для ферромагнетика.
Благодарности: Работа выполнена в рамках государственных заданий ФАНО России (темы «Маг-нит», № 01201463328 и «Поток», № 01201463334) Ключевые слова: мультислоевой графен, 3d-переходный металл, нанокомпозит Библиография:
- Polyaniline-tungsten oxide meta-composites with tunable electronic properties / J. Zhu, S. Wei, L. Zhang, Y. Mao, J. Ryu, A. B. Karki, D. P. Young, Z. Guo // J. Mater. Chem. – 2011. – Vol. 21. – P. 342–348. – DOI: 10.1039/c0jm02090g
- Kamat P. V. Graphene_based nanoarchitectures. Anchoring semiconductor and metal nanoparticles on a two-dimensional carbon support // J. Phys. Chem. Letters. – 2010. – Vol. 1. – P. 520–527.
- Water-Dispersible Magnetite-Reduced Graphene Oxide Composites for Arsenic Removal / V. Chandra, J. Park, Y. Chun, J. W. Lee, I. C. Hwang, K. S. Kim // ACS Nano. – 2010. – Vol. 4. – P. 3979–3986. – DOI: 10.1021/nn1008897
- Electronic spin transport and spin procession in single graphene layers at room temperature / N. Tombros, C. Jozsa, M. Popinciuc, H. T. Jonkman, B. J. Van Wees // Nature. – 2007. – Vol. 448. – P. 571–574. – DOI: 10.1038/nature06037
- Structure state and magnetic propeties of multilayer graphene/Fe composites / A. E. Teplykh, S. G. Bogdanov, E. G. Gerasimov, P. B. Terentev, A. V. Korolev, V. E. Fedorov, V. G. Makotchenko, N. G. Naumov, B. D. Kampbell, A. N. Pirogov // Phys. Met. Met. – 2016 – Vol. 117, no. 2. – P. 22–29. – DOI: 10.7868/S001532301602011X
- The synthesis and properties of highly exfoliated graphites from fluorinated graphite intercalation compounds / V. G. Makotchenko, E. D. Grayfer, A. S. Nazarov, S.-J. Kim, V. E. Fedorov // Carbon. – 2011. – Vol. 49. – P. 3233–3241. – DOI: 10.1016/j.carbon.2011.03.049
- Structural state of expanded graphite prepared from intercalation compounds / A. E. Teplykh, S. G. Bogdanov, Yu. A. Dorofeev, A. N. Pirogov, Yu. N. Skryabin, V. G. Makotchenko, A. S. Nazarov, V. E. Fedorov // Crystallography Reports. – 2006. – Vol. 51, Suppl. 1. – P. S62–S66. – DOI: 10.1134/S1063774506070108
    
Библиографическая ссылка на статью
Structural State of Nanocomposites Based on Highly Exfoliated Graphite and 3d-Transition Metals / E. G. Gerasimov, P. B. Terentev, N. N. Shchegoleva, N. V. Mushnikov, B. Campbell, A. N.Pirogov, Y. N. Scryabin, А. Е. Teplykh, S. G. Bogdanov, V. E. Fedorov, N. G. Naumov, A. P. Vokhmyanin, V. V. Bobrovskiy // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2017. - Iss. 6. - P. 120-127. - DOI: 10.17804/2410-9908.2017.6.120-127. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2017-6/2017-6_159.html (accessed: 24.04.2024).
|
