Colloidal-graphite suspension based on thermally expanded graphite

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Currently, modified oxidized (intercalated) graphites and thermally expanded graphites obtained from them are used in solving many applied problems. This is due to the fact that while retaining all the properties of layered graphite compounds, split graphite particles have important new properties, such as ease of molding, low bulk density, and active interaction with the polymer matrix. However, the question of the mechanisms of expansion of oxidized graphite and the properties of thermally expanded graphite particles split into layers has not been sufficiently studied. The establishment of experimental patterns of expansion processes of graphite oxidized by acids contributes to the understanding of the set of stages of complex processes occurring during the expansion of graphite particles in a gas atmosphere and in polymer matrices. The purpose of the work was to synthesize a colloidal-graphite suspension based on thermally expanded graphite particles, to study the properties of suspensions and expansion processes of oxidized graphite during thermal and microwave heating. As a result of modifying thermally expanded graphite with low bulk density in activating media, colloidal graphite suspensions are synthesized without a vibration grinding stage. The splitting of graphite materials after chemical modification by thermal and microwave-stimulated heating leads to the formation of graphene-like structures. The development of techniques for modifying electrically conductive porous samples of materials used as electrodes makes it possible to introduce nanographite particles under the influence of an electric field.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. N. Gorshenev

Emanuel Institute of Biochemical Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: gor@sky.chph.ras.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Ubbelode A.R., Lewis F.A. Graphite and its crystalline compounds. Oxford: Clarendon Press, 1960.
  2. Chung D.D.L. // J. Mater. Sci. 2004. V. 39. P. 2645. https://doi.org 10.1023/B:JMSC.0000021439.18202.ea
  3. Dresselhaus M.S., Dresselhaus G. // Adv. Phys. 2002. V. 51. P. 1. https://doi.org 10.1080/00018730110113644
  4. Lozovik Yu.E., Popov A.M. // UFN. 1997. V. 167(7). P. 751.
  5. Sorokina N.E., Avdeev V.V., Tikhomirov A.S., Lutfullin M.A., Saidaminov M.I. // Composite nanomaterials based on intercalated graphite. Textbook for students majoring in “Composite nanomaterials” [in Russan]. Moscow: Izd. Mos. Gos. Univ., 2010. P. 50.
  6. 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
  7. Stankovich S., Dikin D.A., Dommett G.H.B. et al. // Nature. 2006. V. 442. № 7100. P. 282.
  8. Graifer E.D., Makotchenko V.G., Nazarov A.S., Kim S.-J., Fedorov V.E. // Advances in Chemistry. 2011. V. 80(8). P. 784.
  9. Soldano С., Mahmood A., DujardinЕ. // Carbon. 2010. V. 48 № 8. P. 2127.
  10. Singh V., Joung D., Zhai L. et al. // Prog. Mater. Sci. 2011. V. 56. P. 1178.
  11. Fialkov A.S. Carbon interlayer compounds and composites based on them. Moscow: Aspect-Press, 1997 [in Russian].
  12. Hummers W.S. Pat. USA 2798878, 1957.
  13. Hummers W.S., Offman R.E. // J. Amer. Chem. Soc. 1958. V. 80. P. 1339.
  14. Toporov G.N., Semenov M.V., Eliseeva R.A., Khachaturyan T.K., Tatarenko V.A. // Colloid. log. 1978. V. 3. P. 575.
  15. Fialkov A.S., Toporov G.N., Chekanova V.D. // Journal of Physics. Chemistry. 1963. V. XXXVII(3). P. 566.
  16. Redinder P.A. // Colloid graphite: Collection of articles. Moscow: Institute of Applied Mineralogy, 1932. P. 87 [in Russian].
  17. Kulmetyeva V.B., Ponosova A.A. // Modern Problems of Science and Education. 2015. V. 2(2). P. 11.
  18. Gorshenev V.N., Bibikov S.B., Kuznetsov A.M. // Journal of Applied Chemistry. 2008. V. 81(3). P. 442.
  19. Kulikovsky E.I., Orlov V.V., Bibikov S.B., Gorshenev V.N. Ultra wide range radio absorbing device: RF Patent 2253927 // 2005. № 16.
  20. Gatin A.K., Grishin M.V., Prostnev A.S., Sarvady S.Yu., Stepanov I.G., Kharitonov V.A., Shub B.R. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2022. V. 16(3). P. 468. https:// doi.org/10.31857/S0207401X22050041
  21. Kucherenko M.G., Neyasov P.P., Kruchinin N.Yu. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17(3). P. 745. https:// doi.org/10.31857/S0207401X23050059
  22. Zhukov A.M., Solodilov V.I., Tretyakov I.V., Burakova E.A., Yurkov G.Yu. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2022. V. 16(5). P. 926. https:// doi.org/10.31857/S0207401X22090138
  23. Bodneva V.L., Kozhushner M.A., Lidsky B.V., Posvyansky V.S., Trakhtenberg L.I. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17(4). P. 783. https:// doi.org/10.31857/S0207401X2307004X

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Samples of graphite materials based on colloidal graphite suspension from TRG: a – graphite film dried from the supernatant suspension as a result of washing with water and centrifugation (film from KG/TRG); b – thermally expanded graphite obtained as a result of heat treatment of the film at T = 350 °C (return to TRG).

Download (170KB)
3. Fig. 2. Exothermic effects during thermally stimulated heating of highly oxidized TO-3 and TRG: a – DSC dependences for TO-3; b – DSC dependences for TRG.

Download (192KB)
4. Fig. 3. Comparison of micrographs of thermally expanded graphites after thermally stimulated heating: after weak (a) and strong (b) oxidation; c, d – individual sections of graphite particles split under the action of microwave radiation (in a microwave oven) to graphene fragments.

Download (286KB)
5. Fig. 4. Results of the movement of highly oxidized graphite particles of the OG/TRG suspension under the action of an electric field. It is seen that the particles move toward the positive electrode. The reduction of the graphite particles and expansion led to the formation of a graphite layer on the surface of the water layer.

Download (106KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».