Production of Few-Layer Graphene by Self-Propagating High-Temperature Synthesis from Biopolymers: Synthesis, Properties, Application

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The review is devoted to the production of 2D graphene nanostructures (few-layer graphene) using the method of carbonization of biopolymers developed by the authors by self-propagating high-temperature synthesis (SHS). The work analyzed and generalized the experimental and some theoretical results obtained, on the basis of which a phenomenological model for the synthesis of 2D graphene structures by SHS process was proposed. The main focus is on results obtained over the past 10 years. Finally, the prospects for ongoing research on the carbonization of biopolymers are discussed. Particular attention is paid to areas of research that are expected to be of most interest for the practical use of few-layer graphene in the near future.

Sobre autores

A. Voznyakovskii

Research Institute of Synthetic Rubber

Email: kidalov@mail.ioffe.ru
Rússia, Saint Petersburg

A. Vozniakovskii

Ioffe Institute

Email: kidalov@mail.ioffe.ru
Rússia, Saint Petersburg

S. Kidalov

Ioffe Institute

Autor responsável pela correspondência
Email: kidalov@mail.ioffe.ru
Rússia, Saint Petersburg

Bibliografia

  1. Hummers W.S., Offeman R.E. // J. Am. Chem. Soc. 1958. V. 80. P. 1339. https://doi.org/10.1021/ja01539a017
  2. Balandin A.A., Ghosh S., Bao S. et al. // Nano Lett. 2008. V. 8. № 3. P. 902. https://doi.org/10.1021/nl0731872
  3. Lee C., Wei X., Kysar J.W. et al. // Science. 2008. V. 321. № 5887. P. 385. https://doi.org/10.1126/science.1157996
  4. Zhu Y., Murali S., Cai W. et al. // Adv. Mater. 2010. V. 22. № 35. P. 3906. https://doi.org/10.1002/adma.201001068
  5. ISO/TR 19733:2019 Nanotechnologies — Matrix of properties and measurement techniques for graphene and related two-dimensional (2D) materials, https://www.iso.org/standard/66188.html
  6. Eletskii A.V. // Physchem. 2022. V. 2. P. 18. https://doi.org/10.3390/physchem2010003
  7. Таратайко А.В., Мамонтов Г.В. // Вестник Томск. гос. ун-та. Сер. Химия. 2023. № 30. С. 67. https://doi.org/10.17223/24135542/30/6
  8. Gu X., Zhao Y., Sun K. et al. // Ultrason. Sonochem. 2019. V. 58. P. 104630. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104630
  9. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. et al. // Science. 2004. V. 306. № 5696. P. 666. https://doi.org/10.1126/science.1102896
  10. Huang Y., Pan Y.H., Yang R. et al. // Nat. Commun. 2020. V. 11. № 1. P. 2453. https://doi.org/10.1038/s41467-020-16266-w
  11. Deng B., Liu Z., Peng H. // Adv. Mater. 2019. V. 31. № 9. P. 1800996. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2015.03.0
  12. Давыдов В.Ю., Усачев Д.Ю., Лебедев С.П. и др. // Физика и техника полупроводников. 2017. Т. 51. № 8. С. 1116.
  13. Лебедев С.П., Елисеев И.А., Давыдов В.Ю. и др. // Письма в ЖТФ. 2017. Т. 43. № 18. С. 64.
  14. Коваленко С.Л., Павлова Т.В., Андрюшечкин Б.В. и др. // Письма в ЖЭТФ. 2017. Т. 105. № 3. С. 170.
  15. Prekodravac J., Marković Z., Jovanović S. et al. // Synth. Met. 2015. V. 209. P. 461. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2015.08.015
  16. Kumar A., Sharma K., Dixit A.R. // Carbon Lett. 2021. V. 31. № 2. P. 149. https://doi.org/10.1007/s42823-020-00161-x
  17. Ширинкина И.Г., Бродова И.Г., Распосиенко Д.Ю. и др. // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. № 12. С. 1297.
  18. Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Колесников А.Ф. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 12. С. 1839.
  19. Горшков Н.В., Яковлева Е.В., Краснов В.В. и др. // Журн. прикл. химии. 2021. Т. 94. № 3. C. 388.
  20. Шаповалов С.С., Попова А.С., Иони Ю.В. // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 11. С. 1519.
  21. Даниленко В.В. // Физика тв. тела. 2004. Т. 46. № 4. С. 581.
  22. Долматов В.Ю. // Успехи химии. 2007. Т. 76. № 4. С. 375.
  23. Рогачев А.С., Мукасьян А.С. Горение для синтеза материалов: введение в структурную макрокинетику. М.: Физматлит, 2012. 400 с.
  24. Азатян В.В. // Кинетика и катализ. 2020. Т. 61. № 3. С. 291.
  25. Miao Q., Wang L., Liu Z. et al. // Sci. Rep. 2016. V. 6. P. 21832. https://doi.org/10.1038/srep21832
  26. Miao Q., Wang L., Liu Z. et al. // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 5877. https://doi.org/10.1038/s41598-017-06224-w
  27. Dabrowska A., Huczko A. // Phys. Status Solidi B. 2018. V. 255. P. 1800194. https://doi.org/10.1002/pssb.201800194
  28. Huczko A., Łab˛ed´z O., Dabrowska A. et al. // Phys. Status Solidi B. 2015. V. 252. P. 2412. https://doi.org/10.1002/pssb.201552233
  29. Wang L., Wei B., Dong P. et al. // Mater. Des. 2016. V. 92. P. 462. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.12.075
  30. Возняковский А.П., Неверовская А.Ю., Возняковский А.А. и др. // Экологическая химия. Т. 29. № 4. C. 190.
  31. Voznyakovskii A.P., Vozniakovskii A.A., Kidalov S.V. // Fullerenes, Nanotubes Carbon Nanostruct. 2022. V. 30. № 1. P. 59. https://doi.org/10.1080/1536383x.2021.1993831
  32. Voznyakovskii A.P., Vozniakovskii A.A., Kidalov S.V. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 4. P. 657. https://doi.org/10.3390/nano12040657
  33. Возняковский А.А., Возняковский А.П., Кидалов С.В. и др. // Журн. структур. химии. 2020. Т. 61. № 5. С. 869.
  34. Bhatt M.D., Kim H., Kim G. // RSC Adv. 2022. V. 12. № 33. P. 21520. https://doi.org/10.1039/d2ra01436j
  35. Malekpour H., Ramnani P., Srinivasan S. et al. // Nanoscale. 2016. V. 8. № 30. P. 14608. https://doi.org/10.1039/c6nr03470e
  36. Haghighi M., Khodadadi A., Golestanian H. et al. // Polym. Polym. Compos. 2021. V. 29. № 6. P. 629. https://doi.org/10.1177/0967391120929075
  37. Voznyakovskii A.P., Neverovskaya A.Yu., Vozniakovskii A.A. et al. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 5. P. 883. https://doi.org/10.3390/nano12050883
  38. Wang X., Yu S., Jin J. et al. // Sci. Bull. 2016. V. 61. № 20. P. 1583. https://doi.org/10.1007/s11434-016-1168-x
  39. Bytesnikova Z., Adam V., Richtera L. // Food Control. 2021. V. 121. P. 107611. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2020.107611
  40. Vozniakovskii A.P., Kidalov S.V., Vozniakovskii A.A. et al. // Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 2020. V. 28. № 3. P. 238. https://doi.org/10.1080/1536383x.2019.1686627
  41. Возняковский А.П., Карманов А.П., Кочева Л.С. и др. // Журн. тех. физики. 2022. Т. 92. № 7. С. 805.
  42. Чесноков В.В., Лисицын А.С., Соболев В.И. и др. // Кинетика и катализ. 2021. Т. 62. № 4. С. 472.
  43. Ye D., Huang R., Zhu H. et al. // Org. Chem. Front. 2019. V. 6. № 1. P. 62. https://doi.org/10.1039/c8qo00941d
  44. Возняковский А.П., Неверовская А.Ю., Калинин А.В. и др. // Экологическая химия. 2020. Т. 90. № 10. С. 1627.
  45. Lakra R., Kumar R., Sahoo P.K. et al. // Inorg. Chem. Commun. 2021. V. 133. P. 108929. https://doi.org/10.1016/j.inoche.2021.108929
  46. Мианкушки Х.Н., Седги А., Багшахи С. // Электрохимия. 2019. T. 55. № 5. C. 599. https://doi.org/10.1134/s0424857019050098
  47. Vozniakovskii A.A., Smirnova E.A., Apraksin R.V. et al. // Nanomaterials. 2023. V. 13. P. 2368. https://doi.org/10.3390/nano13162368
  48. Бернацкий Д.П., Павлов В.Г. // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. № 20. С. 44.
  49. Lepetit B. // J. Appl. Phys. 2021. V. 129. № 14. P. 144302. https://doi.org/10.1063/5.0047771
  50. Voznyakovskii A.P., Fursei G., Vozniakovskii A. et al. // Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct. 2022. V. 30. № 1. P. 53. https://doi.org/10.1080/1536383x.2021.1995366
  51. Ar G., Dhas A.M., Pawar R.B. et al. // Propellants, Explos., Pyrotech. 2022. V. 47. № 11. P. e202200098. https://doi.org/10.1002/prep.202200098
  52. Илюшин М.А., Ведерников Ю.Н., Возняковский А.П. и др. // Российский хим. журнал. 2021. T. 65. № 3. С. 19. https://doi.org/10.6060/rcj.2021653.2
  53. Ilyushin M.A., Voznyakovskii A.P., Shugalei I. et al. // Nanomanufacturing. 2023. V. 3. № 2. P. 167. https://doi.org/10.3390/nanomanufacturing3020011

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Este site utiliza cookies

Ao continuar usando nosso site, você concorda com o procedimento de cookies que mantêm o site funcionando normalmente.

Informação sobre cookies