Получение углеродных наночастиц в импульсно модулированном плазме ВЧ разряда
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v77.i2.05Ключевые слова:
углеродные наночастицы, ВЧ разряд, импульсная ВЧ плазмаАннотация
Углеродные наночастицы синтезировались с использованием плазмы ВЧ разряда 13,56 МГц в импульсном режиме для управления размерами наночастиц. Смесь газов Ar/CH4 вводилась в плазменную среду с емкостной связью, основной частью которой являются параллельно расположенные высокочастотный и заземленный электроды. Эксперименты по синтезу проводились при комнатной температуре и следующих условиях: давление в рабочей камере – 0,99 Торр; концентрация смеси газов Ar (96%)+CH4 (4%); длительность синтеза – 5 секунд; при мощности разряда – 10 Вт. Частота импульса плазмы ВЧ разряда при модулировании варьировалась от 10 Гц до 10 кГц, также коэффициент заполнения составлял 50% для каждого проведенного эксперимента. Экспериментальные наблюдения показали, что размер наночастиц углерода возрастает с увеличением частоты импульсного сигнала. Также было выявлено, что с помощью частоты модулированного импульсного ВЧ сигнала появляется возможность контролировать размер углеродных наночастиц в диапазоне 40-70 нм. Синтезированные наночастицы собирались непосредственно на медной сетке для ПЭМ анализа, которая помещалась на поверхность нижнего электрода. Анализ ПЭМ изображений показали два вида наночастиц, один из которых представляет собой агломерат наночастиц с аморфной структурой, а другие – нанометрового размера с кристаллическими структурами.
Библиографические ссылки
2 I.Y. Goryacheva, A.V. Sapelkin, & G.B. Sukhorukov, TrAC Trends in Analytical Chemistry, 90, 27–37 (2017).
3 A.A. Kokorina, E.S. Prikhozhdenko, G.B. Sukhorukov, A.V. Sapelkin, & I.Y. Goryacheva, Russian Chemical Reviews, 86(11), 1157–1171 (2017).
4 H. Liu, J. Ding, K. Zhang, & L. Ding, TrAC Trends in Analytical Chemistry, 118, 315–337 (2019).
5 S.Y. Lim, W. Shen, & Z. Gao, Chemical Society Reviews, 44(1), 362–381 (2015).
6 F. Yuan, S. Li, Z. Fan, X. Meng, L. Fan,, & S. Yang, Nano Today, 11(5), 565–586 (2016).
7 C. Zhu, C. Liu, Y. Zhou, Y. Fu, S. Guo, H. Li, … Z. Kang, Applied Catalysis B: Environmental, 216, 114–121 (2017).
8 X. Wu, C. Zhu, L. Wang, S. Guo, Y. Zhang, H. Li, … Z. Kang, ACS Catalysis, 7(3), 1637–1645 (2017).
9 C. Zhu, C. Liu, Y. Fu, J. Gao, H. Huang, Y. Liu, & Z. Kang, Applied Catalysis B: Environmental, 242, 178–185 (2018).
10 S. Orazbayev, R. Zhumadilov, A. Zhunisbekov, M. Gabdullin, Y. Yerlanuly, A. Utegenov, & T. Ramazanov, Applied Surface Science, 515, 146050 (2020).
11 S. Orazbayev, M. Gabdullin, T. Ramazanov, M. Dosbolayev, D. Omirbekov, & Y. Yerlanuly, Applied Surface Science, 472, 127–134 (2018).
12 A. Bouchoule, Dusty Plasmas: Physics, Chemistry and Technological Impacts in Plasma Processing, (Wiley & Sons, 1999), 418.
13 C. Hollenstein, J.-L. Dorier, J. Dutta, L. Sansonnens, & A.A. Howling, Plasma Sources Science and Technology, 3(3), 278–285 (1994).
14 Y. Qin, N. Bilik, U.R. Kortshagen, & E.S. Aydil, Journal of Physics D: Applied Physics, 49(8), 085203 (2016).
15 S. Hong, J. Berndt, & J. Winter, Plasma Sources Science and Technology, 12(1), 46–52 (2002).
16 E. Kovacevic, J. Berndt, T. Strunskus, & L. Boufendi, Size dependent characteristics of plasma synthesized carbonaceous nanoparticles. Journal of Applied Physics, 112(1) (2012).
17 J. Berndt, H. Acid, E. Kovacevic, C. Cachoncinlle, T. Strunskus, & L. Boufendi, Journal of Applied Physics, 113(6), 063302 (2013).
18 J. Berndt, E. Kovačević, I. Stefanović, & L. Boufendi, Controlled dust formation in pulsed rf plasmas. Journal of Applied Physics, 106(6), 063309 (2009).
19 F.M.J.H. Van de Wetering, J. Beckers,, & G.M.W. Kroesen, Journal of Physics D: Applied Physics, 45(48), 485205 (2012).
20 F. Greiner, J. Carstensen, N. Köhler, I. Pilch, H. Ketelsen, S. Knist, & A. Piel, Plasma Sources Science and Technology, 21(6), 065005 (2012).
21 H.M. Anderson, S. Radovanov, J.L. Mock, & P.J. Resnick, Plasma Sources Science and Technology, 3(3), 302–309 (1994).
22 R.J. Buss, & W.A. Hareland, Plasma Sources Science and Technology, 3(3), 268–272 (1994).
23 I. Pilch, D. Söderström, D. Lundin, & U. Helmersson, KONA Powder and Particle Journal, 31(0), 171–180 (2014).
24 I. Matsui, Journal of Nanoparticle Research, 8(3-4), 429–443 (2006).
25 J.T. Verdeyen, J. Beberman, & L. Overzet, Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, 8(3), 1851–1856 (1990).
26 A. Llore,, E. Bertran, J. L. Andujar, A. Canillas, & J. L. Morenza, Journal of Applied Physics, 69(2), 632–638 (1991).
27 A.A. Howling, L. Sansonnens, J.‐L. Dorier, & C. Hollenstein, Journal of Applied Physics, 75(3), 1340–1353 (1994).
28 V.De Vriendt, F. Maseri, A. Nonet, & S. Lucas, Plasma Processes and Polymers, 6(S1), S6–S10 (2009).
29 S.A. Orazbayev, A.U. Utegenov, A.T. Zhunisbekov, M. Slamyiya, M.K. Dosbolayev, & T.S. Ramazanov, Contributions to Plasma Physics, 58, 961–966 (2018).
30 A. Akhoundi,, & G. Foroutan, Physics of Plasmas, 25(6), 063515 (2018).
31 J. Lin, K. Hashimoto, R. Togashi, A. Utegenov, M. Hénault, K. Takahashi, … T. Ramazanov, Journal of Applied Physics, 126(4), 043302 (2019).
32 H. Kawasaki, K. Sakamoto, S. Maeda, T. Fukuzawa, M. Shiratani, & Y. Watanabe, Japanese Journal of Applied Physics, 37(Part 1, No. 10), 5757–5762 (1998).
