Investigation of the Pore Structure of Exfoliated Graphite Based on Highly Oriented Pyrolytic Graphite Nitrate

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Graphite intercalated compounds (GICs) with different stage numbers were prepared from highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) and nitric acid using a chemical method. Exfoliated graphite (EG-T) was synthesized from GICs by water treatment followed by thermal shock. The effects of the graphite oxidation depth on the EG-T thermal expansion coefficient, volatile content, and total porosity were examined. However, the main purpose of this work was investigation of the dependence of the inner EG-T pore structure on the level of oxidation. Thus, we studied the micro- and mesopore structure and specific surface area by nitrogen porosimetry and the modern 2D-NLDFT method to calculate the pore size distribution and pore volume. As well, we performed a mercury porosimetry experiment to determine the macropore characteristics. We examined the pore space using a number of scanning electron micrographs of EG-T particle cross-sections using an image processing technique. In this way we showed the strong correlation between the EG-T pore structure parameters and oxidation depth of graphite.

About the authors

A. V. Krautsou

Department of Chemistry, Moscow State University

Email: aleksei.kravtsov@chemistry.msu.ru
119991, Moscow, Russia

O. N. Shornikova

Department of Chemistry, Moscow State University

Email: aleksei.kravtsov@chemistry.msu.ru
119991, Moscow, Russia

A. I. Bulygina

Department of Chemistry, Moscow State University

Email: aleksei.kravtsov@chemistry.msu.ru
119991, Moscow, Russia

A. B. Solopov

Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, Russian Academy of Sciences

Email: aleksei.kravtsov@chemistry.msu.ru
119991, Moscow, Russia

A. L. Kustov

Department of Chemistry, Moscow State University

Email: aleksei.kravtsov@chemistry.msu.ru
119991, Moscow, Russia

V. V. Avdeev

Department of Chemistry, Moscow State University

Author for correspondence.
Email: aleksei.kravtsov@chemistry.msu.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. Chung D.D.L. // J. Mater. Sci. 2016. V. 51. P. 554. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9284-6
  2. Inagaki M., Kang F., Toyoda M. et al. // Advanced Materials Science and Engineering of Carbon, Butterworth-Heinemann. 2014. P. 313. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-407789-8.00014-4
  3. Wang Z., Han E., Ke W. // Corros. Sci. 2007. V. 49. P. 2237. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2006.10.024
  4. Song L.N., Xiao M., Meng Y.Z. // Compos. Sci. Technol. 2006. V. 66. P. 2156. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2005.12.013
  5. Sorokina N.E., Redchitz A.V., Ionov S.G. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2006. V. 67. P. 1202. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2006.01.048
  6. Nayak S.K., Mohanty S., Nayak S.K. // High Perform. Polym. 2019. V. 32. P. 506. https://doi.org/10.1177/0954008319884616
  7. Sorokina N.E., Maksimova N.V., Avdeev V.V. // Inorg. Mater. 2001. V. 37. P. 360. https://doi.org/10.1023/A:1017575710886
  8. Ivanov A.V., Maksimova N.V., Kamaev A.O. et al. // Mater. Lett. 2018. V. 228. P. 403. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.06.072
  9. Afanasov I.M., Shornikova O.N., Kirilenko D.A. et al. // Carbon. 2010. V. 48. P. 1862. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.01.055
  10. Forsman W.C., Vogel F.L., Carl D.E. et al. // Ibid. 1978. V. 16. P. 269. https://doi.org/10.1016/0008-6223(78)90040-4
  11. Sorokina N.E., Maksimova N.V., Avdeev V.V. // Inorg. Mater. 2002. V. 38. P. 564. https://doi.org/10.1023/A:1015857317487
  12. Salvatore M., Carotenuto G., De Nicola S. et al. // Nanoscale Res. Lett. 2017. V. 12. P. 167. https://doi.org/10.1186/s11671-017-1930-2
  13. Dimiev A.M., Shukhina K., Behabtu N. et al. // J. Phys. Chem. C. 2019. V. 123. P. 19246. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.9b06726
  14. Sorokina N.E., Monyakina L.A., Maksimova N.V. et al. // Inorg. Mater. 2002. V. 38. P. 482. https://doi.org/10.1023/A:1015423105964
  15. Leshin V.S., Sorokina N.E., Avdeev V.V. // Ibid. 2004. V. 40. P. 649. https://doi.org/10.1023/B:INMA.0000032001.86743.00
  16. Dunaev A.V., Arkhangelsky I.V., Zubavichus Y.V. et al. // Carbon. 2008. V. 46. P. 788. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2008.02.003
  17. Gurzęda B., Buchwald T., Krawczyk P. // J. Solid State Electrochem. 2020. V. 24. P. 1363. https://doi.org/10.1007/s10008-020-04642-x
  18. Efimova E.A., Syrtsova D.A., Teplyakov V.V. // Sep. Purif. Technol. 2017. V. 179. P. 467. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.02.023
  19. Bodzenta J., Mazur J., Kaźmierczak-Bałata A. // Appl. Phys. B. 2011. V. 105. P. 623. https: //doi.org/.https://doi.org/10.1007/s00340-011-4510-7
  20. Afanasov I.M., Makarenko I.V., Vlasov I.I. et al. // Compact. Expand. Graph. with a Low Therm. Conduct., Curran Associates, Inc., Clemson, South Carolina, USA. 2010: P. 645.
  21. Ivanov A.V., Manylov M.S., Maksimova N.V. et al. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. P. 4457. https://doi.org/10.1007/s10853-018-3151-1
  22. Inagaki M., Tashiro R., Toyoda M. et al. // Ceram. Soc. Jpn. 2004. V. 112-1. P. S1513. https://doi.org/10.14852/jcersjsuppl.112.0.S1513.0
  23. Kang F., Zheng Y.-P., Wang H.-N. et al. // Carbon. 2002. V. 40. P. 1575. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(02)00023-4
  24. Inagaki M., Tashiro R., Washino Y. et al. // J. Phys. Chem. Solids. 2004. V. 65. P. 133. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2003.10.007
  25. Inagaki M., Suwa T. // Carbon. 2001. V. 39. P. 915. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(00)00199-8
  26. Inagaki M., Saji N., Zheng Y.-P. et al. // TANSO. 2004. V. 2004. P. 258. https://doi.org/10.7209/tanso.2004.258
  27. Tryba B., Morawski A.W., Kaleńczuk R.J. et al. // Spill Sci. Technol. Bull. 2003. V. 8. P. 569. https://doi.org/10.1016/S1353-2561(03)00070-7
  28. Shornikova O.N., Kogan E.V., Petrov D.V. et al. // Pore structure of exfoliated graphite, Curran Associates, Inc., Clemson, South Carolina, USA. 2010: P. 421.
  29. Goudarzi R., Hashemi Motlagh G. // Heliyon. 2019. V. 5. P. e02595. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2019.e02595
  30. Bogdanov S.G., Valiev E.Z., Dorofeev Y.A. et al. // Cryst. Rep. 2006. V. 51. P. S12. https://doi.org/10.1134/S1063774506070030
  31. Sorokina N.E., Monyakina L.A., Maksimova N.V. et al. // Inorg. Mater. 2002. V. 38. P. 482. https://doi.org/10.1023/A:1015423105964
  32. Sorokina N.E., Nikol’skaya I.V., Ionov S.G. et al. // Russ. Chem. Bull. 2005. V. 54. P. 1749. https://doi.org/10.1007/s11172-006-0034-4
  33. Sing K.S.W. // Pure Appl. Chem. 1982. V. 54. P. 2201. https://doi.org/10.1351/pac198254112201
  34. Jagiello J., Olivier J.P. // Carbon. 2012. V. 55. P. 70. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2012.12.011
  35. Jagiello J., Olivier J.P. // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. P. 19382. https://doi.org/10.1021/jp9082147
  36. Ross S., Olivier J.P. // J. Phys. Chem. 1961. V. 65. P. 608. https://doi.org/10.1021/j100822a005
  37. Olivier J.P., Winter M. // J. Power Sources. 2001. V. 97–98. P. 151. https://doi.org/10.1016/S0378-7753(01)00527-4
  38. Li Z., Peng H., Liu R. et al. // J. Power Sources. 2020. V. 457. P. 228022. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228022

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (73KB)
Indexing metadata
3.

Download (50KB)
Indexing metadata
4.

Download (83KB)
Indexing metadata
5.

Download (29KB)
Indexing metadata
6.

Download (42KB)
Indexing metadata
7.

Download (48KB)
Indexing metadata
8.

Download (1MB)
Indexing metadata
9.

Download (87KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.В. Кравцов, О.Н. Шорникова, А.И. Булыгина, А.Б. Солопов, А.Л. Кустов, В.В. Авдеев

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».