ДИНАМИКА ГРАФИТИЗАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТОНАЦИОННЫХ НАНО- И МИКРОАЛМАЗОВ
Аннотация
Исследованы характеристические особенности, свойства и фазовый состав поверхности нано- и микрокристаллов алмаза детонационного синтеза, подвергнутых графитизации. Закономерности протекания данного процесса и накопление продуктов графитизации были изучены путем применения комбинационного рассеяния света (КРС), электронной микроскопией и рентгенофазного анализа образцов микропорошков. В качестве объектов исследований были использованы образцы химически очищенных детонационных нано- и микроалмазов, полученных методом детонационного синтеза. Использованные образцы углеродных частиц исследованы в диапазоне температур 20 – 1500 °С, в атмосфере инертного газа, при различных скоростях нагревания объекта. Графитизация наноалмазов характеризуется строгими этапными превращениями, связанными с ростом КРС интенсивности пиков КРС (1350 и 1610 см-1), характеризующими графитизацию, связанную с появлением и накоплением sp2-типа углеродных связей. Регистрируемые проявления КРС связанны с появлением и накоплением кристаллических и аморфных продуктов наноалмазной графитизации. Исследованные конечные продукты изучаемого процесса имели максимум КРС при 1575 см-1, что прямо указывает на появление онионоподобных форм углерода на поверхности исследуемых наноалмазных частиц. Установлены отличительные особенности динамики графитизации поверхности углеродных частиц, имеющих различную структурную организацию. Наноалмазные частицы в большей степени, чем микроалмазные, чувствительны к данному процессу, а происходящие с ними изменения носят более глубокий характер. Графитизация нано- и микроалмазных частиц сопровождается переходом углерода поверхности из sp3 в sp2 фазу, а также возникновением различных форм аморфной фазы. Данный процесс характеризуется появлениями и накоплением онионоподобных продуктов (onions) графитизации. Особенности графитизации микроалмазов связаны с возникновением онионоподобных протяженных структур значительно больших размеров (до ста нм) и отличающихся микроструктурной организацией, по сравнению с онионами, возникающими из детонационных наноалмазов.
Литература
Danilenko V.V. Explosion: phisics, engineering, technolo-gy. M.: Energoatomizdat. 2010. 784 p. (in Russian).
Shenderova O.A., Zhirnov V.V., Brenner D.W. Carbon nanostructures. Critic. Rev. Solid State Mater. Sci. 2002. V. 27. N 3/4. P. 227–356.
Shevchenko N.V. Prospects of industrial production of detonation nanocarbon. Theses of reports of Int. NP conf. « Industrial utilization of weapons, special equipment and am-munition». M.: « INTERPOLITEX-2012 ». P. 335-343 (in Russian).
Vityaz P.А., Zhornik V.I., Il’yushchenko A.F., Senyut V.Т., Komarov А.I., Korzhenevsky A.P., Ivakhnik A.V. Nanodiamonds of detonation synthesis: preparation and ap-plication. Minsk: Bel. Nauka. 2013. 381 p. (in Russian).
Ferrari A. C., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon. Physical Rev. B. 2000. V. 61. N 20. P. 14095–14107.
Hu N.S., Chen J., Deng S.Z. Effect of heat treatment on the properties of nano-diamond under oxygen and argon ambi-ent. Deamond and related Materials. 2002. V. 11. P. 249-256.
Ferrari A. C., Robertson J. Raman spectroscopy of amor-phous, nanostructured, diamond–like carbon, and nanodia-mond. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2004. 362. P. 2477–2512.
Tikhomirov S., Kimstach T. Raman spectroscopy. Analiti-ka. 2011. N 1. Р. 28 – 32 (in Russian).
Goudec G., Combau P. Raman Spectroscopy of nano-materials: How spectra relate to disorder, particle size and mechanical properties. Progr. Crystal Growth Character. Mater. 2007. V. 53. N 3. P. 1-56.
Ferrari A.C. Raman Spectrum. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 2002. V. 675. P. 51-72.
Danilenko V.V. Synthesis and sintetring diamonds. M.: Energoatomizdat. 2003. 272 p. (in Russian).
Blank V.D., Golubev A.A., Gorbachev V.A., Deribas A.A., Dubitskiy G.A., Serebryanaya N.R., Shevchenko N.V. Detonation synthesis of microdimonds. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Teknol. 2012. V. 55. N 6. P. 37-41 (in Russian).
Shevchenko N.V., Gorbachev V. A., Chobanyan V.A., Sigalaev S.K., Rizahanov R.N., Golubev A.A., Kirichen-ko A.H., Efremov V.P. Propeties and phase compozitions of detonation nanodiamond surface. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Teknol. 2016. V. 59. N 8. P. 40-44 (in Russian).
Egorov A.V. The transmission electronic microscopy in complex research of the nanostructured carbon materials. Diss. for candidate degree on chemical sciences. M.: Lomon-osov Moscow State University. 2014. 195 р. (in Russian).
Mykhaylyk O.O., Solonin Y.M., Batchelder D.N., Bryd-son R. Transformation of Nanodiamond into Carbon On-ions: a Comparative Study by High-Resolution Transmission Electron Microscopy, Electron Energy-Loss Spectroscopy, X-ray Diffraction, Small-Angle X-Ray Scattering and Ultra-violet Raman Spectroscopy. J. Appl. Phys. 2005. V. 97. P. 302-318.
Efremov V.P., Zakatilova E.I., Maklashova I.V., Shevchenko N.V. Thermal stability of detonation-produced micro and nanodiamonds. J. Phys.: Conf. Ser. 2018. 946. P. 012107.
Obraztsova E.D., Fum M., Hayshi S., Kuznetsov V.L., Butenkoy Yu.V., Chuvilin A.L. Raman Identification of Onion-Like Carbon. Carbon. 1998. V. 36. N 5-6. P. 821-826.
Ferrari A.C. Determination of bonding in diamond-like carbon by Raman spectroscopy. Diamond and Relat. Mater. 2002. V. 11. P. 1053–1061.
Qian J., Patea C., Huang J., Zerda T., Zhao Y. Graphiti-zation of diamond powders of different sizes at high pres-sure-high temperature. Carbon. 2004. V. 42. P. 2691-2697.
Barnard A.S, Russo S.P, Snookc I.K. Size dependent phase stability of carbon nanoparticles: Nanodiamond versus fullerenes. J. Chem. Phys. 2003. V. 118. N 11. P. 5095-5097.
