IN SITU рамановский анализ электрохимических явлений в углеродных наностенках

Авторы

  • Р.Е. Жумадилов Институт прикладных наук и информационных технологий, Казахстан, г. Алматы
  • Р.Р. Немкаева Институт прикладных наук и информационных технологий, Казахстан, г. Алматы; Казахстанско-Британский технический университет, Казахстан, г. Алматы
  • Е. Ерланулы Институт прикладных наук и информационных технологий, Казахстан, г. Алматы; Казахстанско-Британский технический университет, Казахстан, г. Алматы
  • М.Т. Габдуллин Казахстанско-Британский технический университет, Казахстан, г. Алматы; Казахстанское физическое общество, Казахстан, г. Алматы

DOI:

https://doi.org/10.26577/RCPh.2024v88i1a08

Ключевые слова:

углеродные наностены, Рамановская спектроскопия in situ, RI-PECVD, электрохимическая реакция

Аннотация

Углеродные наностены (УНС) представляют собой вертикально ориентированные взаимосвязанные графеновые листы. Они привлекают все больший интерес для применения в электрохимических сенсорных устройствах благодаря своей высокой электро- и теплопроводности, отличной электрокаталитической активности, большой площади удельной поверхности и высокой чувствительности к различным аналитам.  В данной работе УНС были синтезированы на подложках Ti\SiO2\Si методом плазменно-химического осаждения из газовой фазы с инжекцией радикалов (RI-PECVD). Структурные и морфологические свойства полученных УНС были исследованы с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света (Рамановская спектроскопия) и сканирующей электронной микроскопии. Для анализа электрохимических свойств УНС использовали циклическую вольтамперометрию и хроноамперометрию. Электрохимические свойства УНС были исследованы в сочетании с Рамановской спектроскопией in situ. Рамановская спектроскопия in situ дает информацию о возможных повреждениях, нарушениях симметрии и структурных изменениях в материале и является эффективным методом для изучения фазовых переходов, вызванных температурой, давлением или электрохимической реакцией. Контролируемое приложение разных значений напряжения на электроде УНС позволило запустить электрохимические реакции, которые отслеживались с помощью in situ Рамановской спектроскопии. Реакции носили частично обратимый характер, о чем свидетельствовало увеличение/уменьшение соотношения интенсивностей пиков (I2D/IG) в Рамановских спектрах УНС электрода.

Библиографические ссылки

M. Deluca, H. Hu, et al., Commun Mater. 4, 78 (2023).

R.R. Jones, D.C. Hooper, et al., Nanoscale Res Lett. 14, 231 (2019).

A. Orlando, F. Franceschini, et al., A Comprehensive Review on Raman Spectroscopy Applications. Chemosensors. 9, 262 (2021).

J. Schwan, S. Ulrich, et al., J Appl Phys. 80, 440–447 (1996).

L.M. Malard, M.A. Pimenta, et al., Phys Rep. 473, 51–87 (2009).

M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, et al., Phys Rep. 409, 47–99 (2005).

S. Kurita, A. Yoshimura, J Appl Phys. (2005).

J.-B. Wu, M.-L. Lin, et al., Chem Soc Rev. 47, 1822–1873 (2018).

M. Hiramatsu, M. Hori, Carbon Nanowalls, (Springer Vienna, Vienna, 2010).

F. Bohlooli, A.Yamatogi, S. Mori, Sens Biosensing Res. 31, 100392 (2021).

M. Tomatsu, M. Hiramatsu, Jpn J Appl Phys. 56, 06HF03 (2017).

F. Bohlooli, A. Anagri, S.Mori, Carbon, 196, 327–336 (2022).

R.Ye. Zhumadilov, Y.Yerlanuly, et al., Sens Biosensing Res. 43, 100614 (2024).

J.Z. Ou, J.L. Campbell, et al., The Journal of Physical Chemistry C. 115, 10757–10763 (2011).

H.-L. Wu, L.A. Huff, A.A. Gewirth, ACS Appl Mater Interfaces 7, 1709–1719 (2015).

H. Zhu, G. Yu, Energy & Fuels. 31, 5817–5827 (2017).

S. Liu, G. Zhang, Cryst Growth Des. 20, 6604–6609 (2020).

Y. Deng, .S.Yeo, ACS Catal. 7, 7873–7889 (2017).

A.J. Wain, M.A. O’Connell, Adv Phys X. 2, 188–209 (2017).

W. Zheng, Chemistry–Methods 3, (2023).

M. Bouša, O. Frank, et al., Physica Status Solidi (b). 250, 2662–2667 (2013).

M. Choi, J. Son, et al., Journal of Raman Spectroscopy. 45, 168–172 (2014).

J. Binder, J.M. Urban, et al., Nanotechnology 27, 045704 (2016).

Y. Yerlanuly, D. Christy, et al., Appl Surf Sci. 523, 146533 (2020).

S. Kondo, M. Hori, J of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures Processing, Measurement, and Phenomena 26, 1294–1300 (2008).

H. Sugiura, L. Jia, Jpn J Appl Phys. 58, 030912 (2019).

K. Davami, M. Shaygan, et al., Carbon 72, 372–380 (2014).

R. Liu, Y. Chi, et al., J Nanosci Nanotechnol, 14(2), 1647-57 (2014).

N. Prieto‐Taboada, S. Fdez‐Ortiz de Vallejuelo, et al., J of Raman Spectroscopy 50, 175–183 (2019).

Z. Du, J. Chen, et al., Sensors 15, 12377–12388 (2015).

M. Parpal, A. El Sachat, et al., Diam Relat Mater. 141, 110541 (2024).

R. Yadav, P. Joshi, et al., Physical Chemistry Chemical Physics 23, 11789-11796 (2021).

F.T. Johra, J.-W. Lee, W.-G. Jung, J of Industrial and Engineering Chemistry 20, 2883–2887 (2014).

Загрузки

Опубликован

2024-03-19

Выпуск

Том 88 № 1 (2024): Вестник. Серия физическая

Раздел

Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука