Carbon Nanoparticles Based on Thermally Expanded Graphite: Effect of the Teg Obtaining Route on the Particles Morphology

Abstract

В работе представлены результаты исследования морфологии углеродных наночастиц, образующихся при жидкофазном расслоении терморасширенного графита в трет-бутаноле. Используемый в работе терморасширенный графит получен путем термического расширения соинтеркалата нитрата графита с уксусной и муравьиной кислотами в режиме термоудара при 500°С и 900 °С. Исходный соинтеркалант по данным рентгенофазового анализа представляет собой смесь соединений II-й и IV-й стадий интеркалирования. Методом просвечивающей электронной микроскопии установлено, что дисперсии углеродных наночастиц, образующиеся при расслоении терморасширенного графита в трет-бутаноле под действием ультразвука, содержат в основном малослойные графены, планарные размеры которых достигают 8 мкм. Обсуждается влияние условий получения терморасширенного графита на морфологию образующихся углеродных наночастиц. Дисперсии на основе терморасширенного графита, полученного при более низкой температуре, помимо малослойных графенов содержат также значительное количество аморфных углеродных частиц с планарными размерами до 100 нм. The paper presents the investigation results of the morphology of carbon nanoparticles formed during liquid-phase exfoliation of thermally expanded graphite in tert-butanol. The thermally expanded graphite used in this work was obtained by thermal expansion of graphite nitrate with acetic and formic acids in the thermal shock mode at 500 °C and 900 °C. Initial cointercalate was shown by powder X-ray diffraction analysis to be the mixture of the II and the IV stage intercalation compounds. It has been established by transmission electron microscopy that dispersions of carbon nanoparticles formed during the exfoliation of thermally expanded graphite in tert-butanol via sonication contain mainly few-layer graphenes, the planar dimensions of which reach 8 pm. The influence of the conditions for thermally expanded graphite obtaining on the morphology of resulting carbon nanoparticles is discussed. Dispersions based on thermally expanded graphite obtained at a lower temperature, in addition to few-layer graphenes, also contain a significant amount of amorphous carbon particles with planar sizes up to 100 nm.