ИСТИНА

Оксид графита – интересный многообещающий материал. Его уже применяют в катализе и при создании композиционных материалов. Пр этом его собственный состав и структура в существенной степени зависят от условий синтеза (состава окислительной смеси, продолжительности процесса, температуры). Значит, при понимании условий возникновения различных структурных мотивов возможно в будущем получение образцов с заданными структурными характеристиками и, соответственно, свойствами. За время изучения оксида графита был предложен ряд общих моделей его структуры. Первоначально это были относительно регулярные структуры, предполагавшие наличие только гидроксильных и эпоксидных групп. Позднее стало очевидным большее разнообразие кислородсодержащих групп на поверхности графитовых листов и меньшая их упорядоченность. В настоящее время общепринятой считается модель оксида графита Лерфа-Клиновски, включающая гидроксильные, эпоксидные, карбоксильные и кето-группы. Однако, очевидно, что при характеризации образцов оксида графита, полученных по разным классическим и модифицированным методикам, невозможно использовать одну модель. Реальная модель должна, как минимум, допускать определенные вариации в относительных количествах функциональных групп. В то же время ИК-спектры синтезированных по разным методикам образцов имеют сходные черты, что при наличии спектров сравнения позволяет выявлять доминирующие структурные мотивы. В качестве таких спектров сравнения рационально использовать теоретически рассчитанные спектры модельных систем, включающих различные структурные типы поверхности оксида графита. И здесь важным моментом является то, что в ходе окисления графита в его структуре неизбежно появляются дефекты в результате разрыва С-С связей. В области этих дефектов тип и взаимное расположение кислородсодержащих функциональных групп должно отличаться от такового на бездефектной поверхности или на периферии слоя. Поскольку окисление ведется в достаточно жестких условиях, дефектов структуры может оказаться много. Соответственно, и влияние на свойства оксида графита они будут оказывать значительное. Именно этот аспект и стал предметом изучения в нашей работе. Оксид графита был синтезирован по методу Тура и высушен при пониженном давлении. Для полученного образца был зарегистрирован ИК-спектр, количественно определен состав и оценены межплоскостные расстояния. Соответственно экспериментальному составу образцов были сконструированы модельные системы, включающие различное число различных функциональных групп, в том числе расположенных по границам внутренних дефектов углеродного листа. Поиск равновесных конфигураций систем и расчет частот их колебаний были выполнены в приближении функционала плотности с гибридным обменно-корреляционным функционалом B3LYP и расширенным двухэкспонентным базисом гауссова типа (DFT-B3LYP/6-31G(d,p)). Анализ полученных результатов показал, что функциональные группы, расположенные по периферии внутренних дефектов оксида графита, имеют иное ближайшее окружение, чем группы, расположенные вдали от дефектов, а потому характеризуются заметными сдвигами частот валентных и деформационных колебаний, что существенно влияет на отнесение спектральных полос и, соответственно, требует коррекции в базирующемся на нем определении состава образцов.