Окотруб А.В.   Булушева Л.Г.   Асанов И.П.   Федосеева Ю.В.  

Электронная структура и свойства углеродных наноматериалов

Докладчик: Окотруб А.В.

На основе подхода, сочетающего методы рентгеновской спектроскопии и квантово-химического моделирования ведется исследование строения углеродных наноматериалов: фуллеренов, нанотрубок и наноалмазов. В работе представлены фотоэлектронные и рентгеновские спектры эмиссии и поглощения различных типов углеродных наноструктур, включая химически модифицированные и композитные материалы. Показаны особенности строения каркасного наноуглерода, обсуждаются проявления дефектов в рентгеновских эмиссии и поглощения спектрах. Проведено исследование электронного состояния атомов азота в углеродных нанотрубках. Азотсодержащие углеродные нанотрубки (CNx УНТ) были синтезированы аэрозольным CVD методом из смесей толуола и ацетонитрила, взятых в разных пропорциях, что позволило получить CNx УНТ с разным содержанием азота. Структура углеродных и CNx нанотруб была охарактеризована методами электронной микроскопии и спектроскопии комбинационного рассеяния света (КРС). Содержание и химическое состояние азота в продуктах синтеза определялось по данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Анализ данных выявил, что энергетически наиболее предпочтительным является образование трехкоординированных азотных дефектов, при достижении их концентрации ~1 ат.%, начинается более активное образование пиридиноподобного азота. Общая концентрация азотных дефектов составляет ~ 2 ат.%, избыток атомов азота формирует молекулы N2. Обнаружена угловая зависимость рентгеновских спектров вблизи NK-края поглощения массивов CNx УНТ, что указывает на наличие ориентации молекул азота в образцах. «Выстраивание» молекул N2 вдоль оси нанотрубы может происходить только в результате их интеркаляции между слоями стенок трубы. Анализ КРС спектров образцов нанотруб показал, что образование пиридиноподобного азота приводит к большей дефектности слоев CNx УНТ, чем образование трехкоординированного азота.
Обсуждается влияние азота, встроенного в стенки УНТ, на автоэлектронные и электрохимические свойства.


К списку докладов