ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕКСАМЕТИЛЕНДИАМИНА С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИ СИНТЕЗИРОВАННЫМ ОКСИДОМ ГРАФЕНА
Аннотация
Многослойный оксид графена (ОГ) был получен методом электрохимического окисления дисперсного графита в серной кислоте и модифицирован путем химического взаимодействия с гексаметилендиамином (ГМДА). Взаимодействие оксида графена с гексаметилендиамином протекает по механизму нуклеофильного замещения между амино группой ГМДА и эпоксидными группами -С-О-С- ОГ. По результатам сканирующей электронной микроскопии структура частиц ГМДА-ОГ представлена хаотично распределенными частицами, в отличие от агломерированных кластеров частиц многослойного ОГ. При модификации гексаметилендиамином происходит частичное восстановление многослойного оксида графена и увеличивается деформация поверхности углеродных частиц. На ИК спектре ОГ наблюдаются пики, соответствующие колебаниям гидроксильных групп, также находящихся между графеновыми слоями, пик С=О группы, пик, соответствующий sp2-гибридизации C=C в структуре графена, полоса деформационных колебаний связей эпоксидных групп и -СООН групп. В ИК спектре ГМДА-ОГ наблюдаются пики при 1534 см-1 и 1248 см-1, соответствующие деформационным колебаниям С-N фрагмента, и широкий пик деформационных колебаний при 1100 см-1 (C-N растяжение). На рентгенограмме ОГ регистрируется сигнал с максимумом пика при 2θ = 11,86°, соответствующий дифракционному индексу плоскости (001) оксида графена. Рефлекс при 2θ = 26,12° соответствует графитовой фазе (002), однако на дифрактограмме ГМДА-ОГ пик фазы оксида графена (001) отсутствует. В спектре комбинационного рассеивания ОГ присутствует D - полоса при 1355 см-1, характеризующая дефектность структуры. G – полоса описывает колебания системы sp2 углеродных связей (1610 см-1). Увеличение интенсивности полосы D по сравнению с полосой G указывает на увеличение количества неупорядоченной фазы в ОГ. Отношение интенсивностей ID/IG показывает меру неупорядоченности структуры, так для ОГ ID/IG = 0,87. В спектре комбинационного рассеивания ГМДА-ОГ наблюдается смещение пиков по сравнению с ОГ, присутствует D – полоса с максимумом пика ~1348 см-1 и G – полоса с максимумом 1588 см-1. G полоса ГМДА-ОГ смещена в сторону меньших волновых чисел, что подтверждает наличие дефектов в графеновых слоях. Отношение интенсивностей полос ID/IG = 1,35.
Для цитирования:
Брудник С.В., Бекешев А.З., Яковлева Е.В., Яковлев А.В., Алферов А.А., Неверная О.Г., Мостовой А.С., Целуйкин В.Н. Взаимодействие гексаметилендиамина с электрохимически синтезированным оксидом графена. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 8 С. 63-69. DOI: 10.6060/ivkkt.20236608.6867.
Литература
Novoselov K.S., Fal'ko V.I., Colombo L., Gellert P. R., Schwab M.G., Kim K. // Nature. 2012. V. 490. N 7419. P. 192-200. DOI: 10.1038/nature11458.
Perrozzi F., Prezioso S., Ottaviano L. // J. Phys.: Condens. Matter. 2014. V. 27. P. 013002. DOI:10.1088/0953-8984/27/1/013002.
Yu W., Sisi L., Haiyan Y., Jie L. // RSC Adv. 2020. V. 10. N 26. P. 15328-15345. DOI: 10.1039/D0RA01068E.
Guo S., Nishina, Y., Bianco A., Ménard‐Moyon C. // Angew. Chem. Internat. Ed. 2020. V. 59. N 4. P. 1542-1547. DOI: 10.1002/anie.201913461.
Huang G., Chen Z., Li M., Yang B., Xin M., Li S., Yin Z. // Acta Chimica Sinica. 2016. V. 74. N 10. P. 789. DOI: 10.6023/A16070360.
Razaq A., Bibi F., Zheng X., Papadakis R., Jafri S. H. M., Li H. // Materials. 2022.V. 15. N 3. P. 1012. DOI: 10.3390/ma15031012.
Keyte J., Pancholi K., Njuguna J. // Frontiers Materials. 2019. V. 6. P. 224. DOI: 10.3389/fmats.2019.00224.
Ryu S.H., Sin J.H., Shanmugharaj A.M. // Eur. Polym. J. 2014. V. 52. P. 88-97. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2013.12.014.
Lee D.E., Lee G.H., Son N.R., Zhang H.X., Yoon K.B. // Iranian Polym. J. 2023. V. 32. P. 1-12. DOI: 10.1007/s13726-022-01119-8.
Garkoti C., Shabir J., Mozumdar S. // Chem. Select. 2020. V. 5. N 14. P. 4337-4346. DOI: 10.1002/slct.202000336.
Gan C., Liang T., Li W., Fan X., Zhu M. // Appl. Surf. Sci. 2019. V. 491. P. 105-115. DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.06.141.
Wang H., Liu X., Yang Z., He H., Shao X., Bai. R. // Polym. Polym. Comp. 2020. V. 28. N 6. P. 421-432. DOI: 10.1177/09673911198872.
Hosseini Y., Najafi M., Khalili, S., Jahanshahi M., Peyravi M. // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 270. P. 124788.
Lee H. J., Abdellah A., Ismail F. M., Gumeci C., Dale N., Parrondo J., Higgins D.C. // Electrochim. Acta. 2021. V. 397. P. 139241. DOI: 10.1016/j.electacta.2021.139241.
Sierra U., Cuara E., Mercado A., Diaz-Barriga E., Bahena A., Cortés A., Fernández, S. // Appl. Nanosci. 2021. V. 11. P. 1637-1649. DOI: 10.1007/s13204-021-01798-4.
Chakraborty S., Saha S., Dhanak V.R., Biswas K., Barbezat M., Terrasi G.P., Chakraborty A.K. // RSC Adv. 2016. V. 6. N 72. P. 67916-67924.
Caliman C.C., Mesquita A.F., Cipriano D.F., Freitas J.C.C., Cotta A.A.C., Macedo W.A.A., Porto A.O. // RSC Adv. 2018. V. 8. N 11. P. 6136-6145. DOI: 10.1039/C7RA13514A.
Yakovlev A.V., Yakovleva E.V., Tseluikin V.N., Kras-nov V.V., Mostovoy A.S., Vikulova M.A., Frolov I.H., Rakhmetulina L.A. // Russ. J. Appl. Chem. 2020. V. 93. N 2. P. 219−224. DOI: 10.1134/S1070427220020093.
Yakovleva E.V., Yakovlev A.V., Mostovoy A.S., Tseluikin V.N., Frolov I.N. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 3. P. 59-65. DOI: 10.6060/ivkkt.20216403.6324.
Lavin-Lopez M. P., Paton-Carrero A., Sanchez-Silva L., Valverde J.L., Romero A. // Adv. Powder. Technol. 2017. V. 28. N 12. P. 3195-3203. DOI: 10.1016/j.apt.2017.09.032.
Muzyka R., Drewniak S., Pustelny T., Chrubasik M., Gryglewicz G. // Materials. 2018. V. 11. N 7. P. 1-15. DOI: 10.3390/ma11071050.
