Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основеНИР

Elaboration of new effective experimental approaches to synthesis of heterosubstituted graphene materials with adjustable properties, as well as their composites.

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 сентября 2016 г.-31 декабря 2016 г. Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основе
Результаты этапа: В 2016 году в рамках выполнения проекта отработаны методики получения, очистки и модификации азот- и бор-замещенных графеноподобных материалов. Синтезированы такие материалы, как азот- и бор-замещённые малослойные графитовые фрагменты, представляющие собой частицы линейным размером около 20-40 нм, состоящие из нескольких (8-10) параллельно уложенных графеновых слоёв; азот-замещённый графен с содержанием гетероатома ~36 ат.%; углеродные нанотрубки, также допированные азотом, бором по отдельности и одновременно; восстановленный оксид графена, модифицированный частицами меди. В рамках заявленного плана на первый год отработана методика изучения экранирования ЭМИ углеродными материалами, внедрёнными в полимерную матрицу. В 2016 году также проведено фундаментальное исследование кислотной модификации углеродных нанотрубок на структуру и характеристики кобальтовых катализаторов в гидрировании СО при атмосферном давлении. Запущена каталитическая установка высокого давления, позволяющая определить каталитическую активность получаемых углеродных материалов, модифицированных наночастицами кобальта, в процессе Фишера-Тропша. Выявлены закономерности влияния типа и количества атомов азота в структуре углеродных нанотрубок, а также их химической модификации кислотной обработкой, на активность и селективность кобальтовых катализаторов. Композитные материалы, состоящие из углеродных нанотрубок и наночастиц кобальта также внедрены в матрицу латекса, показан рост электропроводности и радиопоглощающих свойств полученного материала по сравнению с исходным полимером. Электрохимические свойства азот-замещённых графеноподобных материалов исследованы путём введения последних в состав суперконденсаторных сборок coin-cells. Разработана методика выявления структурных изменений, происходящих с углеродными наноматериалами при их химической модификации, термической обработке и испытании в качестве носителей для кобальтовых катализаторов. Данная методика подразумевает собой расширенную математическую обработку спектров комбинационного рассеяния света в комплексе с использованием данных просвечивающей электронной микроскопии, термического анализа с масс-спектрометрией отходящих газов, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и низкотемпературной сорбции азота.
2 1 января 2017 г.-1 октября 2018 г. Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основе
Результаты этапа: В 2017 году реализованы оптимизация синтеза бор-допированных УНЧ, графена; отработка синтеза кремний-замещённых МГФ, N-МГФ, графена и N-графена из кремний-органических соединений, а также иммобилизацией наночастиц кремния на поверхность материалов (альтернативный способ синтеза – искровое плазменное спекание материалов с SiO2); каталитические испытания материалов на основе N-МГФ, N-графена, B-МГФ и наночастиц кобальта в процессе Фишера-Тропша и продолжение исследования по влиянию концентрации и конфигурации азота в гетерозамещённых углеродных наноматериалах на их структуру и каталитические свойства. Также будет проведено измерение ослабления ЭМИ на полученных материалах, введённых в состав полимерных композитов и измерение ёмкостных характеристик всех вышеперечисленных углеродных материалов в составе суперконденсаторных сборок coin-cells с ионными жидкостями в качестве электролита. Планируется фундаментальное исследование термохимических свойств МГФ и гетеро-замещённых МГФ, а именно определение механизмов разложения азот- и кислородсодержащих функциональных групп; модификация графенов и графеноподбных наноматериалов наночастицами переходных металлов, введение полученных образцов в краску, измерение экранирующих свойств и отработка методики измерения антикоррозионных свойств такого покрытия. Материалы будут исследованы методами СЭМ, ПЭМ, низкотемпературной сорбции азота, КР-спектроскопии, РФА. Исходя из полученных данных осуществлена публикация результатов по синтезу и электрохимическим испытаниям бордопированных МГФ и графена, по каталитическим испытаниям азотдопированных углеродных наноматериалов в процессе Фишера-Тропша.
3 1 октября 2018 г.-1 октября 2019 г. Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основе
Результаты этапа: В процессе работ по гранту оптимизированы пути синтеза различных гетерозамещённых графеновых материалов, проведена их всесторонняя характеризация комплексом современных физических методов исследования. В том числе синтезированы графеноподобные азот- и бор- замещённые материалы, в т.ч. модифицированные кремнием и переходными металлами, получены композиты на их основе. Измерены электрохимические, электрофизические, каталитические свойства синтезированных образцов, изучен их генезис в процессе эксплуатации. Оптимизированы методики введения модифицированных графеновых материалов в полимерные матрицы, исследованы антикоррозионные свойства композитов на основе азот-замещённых образцов.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".