Changes of the electronic structure of the atoms of nitrogen in nitrogen-doped multiwalled carbon nanotubes under the influence of pulsed ion radiation

Корусенко, П. М.; Болотов, В. В.; Несов, С. Н.; Povoroznyuk, S. N.; Khailov, I. P.

doi:10.1016/j.nimb.2015.06.009

Cited by 25 publications

(17 citation statements)

References 29 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Компоненты N1−N4 соответствуют азоту, встроенному в структуру стенок N-МУНТ в пири-диновой (N1), пирольной (N2), замещающей 3-х коорди-нированной (N3) конфигурациях, а также окисленному азоту (N4). Компонент N5 отвечает молекулярному азоту, присутствующему в межстеночном пространстве и полостях N-МУНТ [18,19]. Как видно (рис.…”

Section: режимunclassified

Электронная Структура Азотсодержащих Углеродных Нанотрубок, Облученных Ионами Аргона: Исследование Методами РФЭС И XANES

Несов¹,

Корусенко²,

Болотов³

et al. 2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) и анализа ближней тонкой структуры поглощения (XANES) с использованием синхротронного излучения получены данные об изменении электронной структуры и химического состава азотсодержащих многостенных углеродных нанотрубок (N-МУНТ) вследствие облучения ионами аргона с энергией 5 keV. Установлено, что облучение приводит к увеличению степени дефектности структуры N-МУНТ и окислению углерода с образованием различных кислородсодержащих групп (C−OH, C=O/COOH, C−O−C/O−C−O, CO 3 ). Наличие углерод-кислородных связей на поверхности углеродных нанотрубок связано с формированием радиационных дефектов. Показано, что увеличение в результате облучения доли атомов азота в замещающей конфигурации в структуре стенок N-МУНТ, не приводит к повышению плотности занятых состояний вблизи уровня Ферми на фоне увеличения степени дефектности структуры, окисления углерода и понижения общей концентрации азота. Полученные результаты показывают, что облучение N-МУНТ ионами аргона позволяет эффективно функционализировать их поверхность.Исследование выполнено при частичной финансовой поддержке РФФИ в рамках научных проектов № 15-42-04308 р_сибирь_а и № 16-08-00763 а.

show abstract

Section: режимunclassified

Электронная Структура Азотсодержащих Углеродных Нанотрубок, Облученных Ионами Аргона: Исследование Методами РФЭС И XANES

Несов¹,

Корусенко²,

Болотов³

et al. 2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Расчетное значение проективного пробега протонов и ионов углерода в слое N-МУНТ для данных параметров облучения составляет ∼ 23 и ∼ 5 µm соот-ветственно [17]. Морфология и структурное состояние исходных и облученных слоев N-МУНТ изучались с использовани-ем ПЭМ на микроскопе JEOL JEM 2100.…”

Section: экспериментunclassified

“…Это приводит к осаждению частиц железа на боковых поверхностях N-МУНТ. Оценочные значения температуры нагрева приповерхностной области слоя N-МУНТ при облуче-нии импульсным ионным пучком с плотностью энергии от 0.5 до 1.5 J/cm 2 , полученные нами ранее в [17,25], показали, что в результате данного воздействия про-исходит нагрев поверхностного слоя толщиной ∼ 1 µm от температур ∼ 800 до ∼ 1800…”

Section: обсуждение результатовunclassified

“…Широкие возможности для модифицирования свойств многостенных УНТ (МУНТ) возникают при использо-вании импульсного ионного пучка высокой удельной мощности [16,17]. За счет введения большого количества энергии (> 10 7 W/cm 2 ) за время действия импульса (∼ 120 ns) возникают высокие градиенты температуры и давления, способные изменять морфологию и воз-действовать на электронную структуру материала, а также формировать новые структурно-фазовые состоя-ния.…”

Section: Introductionunclassified

“…Имеется большое число работ, направленных на удаление металлических частиц с использованием методов мокрой химии (например, кислотной обработки в H 2 SO 4 /HCl) или термической обработки в инертных средах [10][11][12]. Высокотемпературный отжиг в инерт-ных средах является более предпочтительным видом обработки, так как позволяет существенно снизить концентрацию металлического катализатора в УНТ до значений < 0.01 wt.%, не нарушая структуру внешних стенок УНТ [13][14][15].Широкие возможности для модифицирования свойств многостенных УНТ (МУНТ) возникают при использо-вании импульсного ионного пучка высокой удельной мощности [16,17]. За счет введения большого количества энергии (> 10 7 W/cm 2 ) за время действия импульса (∼ 120 ns) возникают высокие градиенты температуры и давления, способные изменять морфологию и воз-действовать на электронную структуру материала, а также формировать новые структурно-фазовые состоя-ния.…”

unclassified

See 2 more Smart Citations

Изменение Химического Состояния И Концентрации Железа В Углеродных Нанотрубках, Полученных Методом CVD И Подвергнутых Импульсному Ионному Облучению

Корусенко¹,

Несов²,

Болотов³

et al. 2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

С использованием методов просвечивающей электронной микроскопии, рентгенофотоэлектронной спек-троскопии и энергодисперсионного анализа получены данные о распределении железа в азотсодержащих многостенных углеродных нанотрубках (N-МУНТ), изменении его химического состояния и концентрации при различных режимах облучения импульсным ионным пучком. Показано, что облучение N-МУНТ с плотностью энергии 0.5 J/cm 2 способствует формированию на их боковых поверхностях структур размером 2−10 nm, состоящих из металлического железа, инкапсулированного в углеродную оболочку. Повышение плотности энергии до 1−1.5 J/cm 2 приводит к существенному удалению кластеров железа из вершин углеродных нанотрубок и снижению количества железа в объеме слоя N-МУНТ. ВведениеВ настоящее время углеродные нанотрубки (УНТ) яв-ляются предметом интенсивных исследований в связи с их уникальной электронной структурой, электрическими и механическими свойствами [1]. Известно [2,3], что при синтезе УНТ методом CVD (chemical vapor deposition) в качестве катализатора роста часто применяются пере-ходные металлы (Fe, Co, Ni). При этом частицы катали-затора, встроенные в структуру УНТ, взаимодействуют со стенками нанотрубок и могут значительно влиять на электронную структуру и свойства нанотрубок. В част-ности, в [4] показано, что транспорт электронов из частиц катализатора в УНТ повышает адсорбцию кис-лородсодержащих групп на их поверхности. Встроенные в структуру УНТ частицы катализатора могут изменять активность углеродных слоев нанотрубок в различных окислительных реакциях, что может быть перспективно для применения в гетерогенном катализе [5]. Кроме того, углеродная оболочка защищает железосодержащие наночастицы от окисления, предотвращает спонтанную агломерацию и изменение их свойств [5][6][7]. С другой стороны, во многих случаях наличие частиц метал-лического катализатора в УНТ является нежелатель-ным [8,9]. Имеется большое число работ, направленных на удаление металлических частиц с использованием методов мокрой химии (например, кислотной обработки в H 2 SO 4 /HCl) или термической обработки в инертных средах [10][11][12]. Высокотемпературный отжиг в инерт-ных средах является более предпочтительным видом обработки, так как позволяет существенно снизить концентрацию металлического катализатора в УНТ до значений < 0.01 wt.%, не нарушая структуру внешних стенок УНТ [13][14][15].Широкие возможности для модифицирования свойств многостенных УНТ (МУНТ) возникают при использо-вании импульсного ионного пучка высокой удельной мощности [16,17]. За счет введения большого количества энергии (> 10 7 W/cm 2 ) за время действия импульса (∼ 120 ns) возникают высокие градиенты температуры и давления, способные изменять морфологию и воз-действовать на электронную структуру материала, а также формировать новые структурно-фазовые состоя-ния. На настоящий момент в литературе отсутствуют данные по влиянию импульсного ионного облучения на концентрацию и химическое состояние железа в МУНТ.Целью настоящей работы является исследование из-менения электронной и атомной структуры ...

show abstract

New Insight of Pyrrole‐Like Nitrogen for Boosting Hydrogen Evolution Activity and Stability of Pt Single Atoms

Zhang

Wang

et al. 2021

Small

View full text Add to dashboard Cite

Single atomic Pt catalysts exhibit particularly high hydrogen evolution reaction (HER) activity compared to conventional nanomaterial‐based catalysts. However, the enhanced mechanisms between Pt and their coordination environment are not understood in detail. Hence, a systematic study examining the different types of N in the support is essential to clearly demonstrate the relationship between Pt single atoms and N‐doped support. Herein, three types of carbon nanotubes with varying types of N (pyridine‐like N, pyrrole‐like N, and quaternary N) are used as carbon support for Pt single atom atomic layer deposition. The detailed coordination environment of the Pt single atom catalyst is carefully studied by electron microscope and X‐ray absorption spectra (XAS). Interestingly, with the increase of pyrrole‐like N in the CNT support, the HER activity of the Pt catalyst also improves. First principle calculations results indicate that the interaction between the dyz and s orbitals of H and sp3 hybrid orbital of N should be the origin of the superior HER performance of these Pt single atom catalysts (SACs).

show abstract

Changes of the electronic structure of the atoms of nitrogen in nitrogen-doped multiwalled carbon nanotubes under the influence of pulsed ion radiation

Cited by 25 publications

References 29 publications

Электронная Структура Азотсодержащих Углеродных Нанотрубок, Облученных Ионами Аргона: Исследование Методами РФЭС И XANES

Электронная Структура Азотсодержащих Углеродных Нанотрубок, Облученных Ионами Аргона: Исследование Методами РФЭС И XANES

Изменение Химического Состояния И Концентрации Железа В Углеродных Нанотрубках, Полученных Методом CVD И Подвергнутых Импульсному Ионному Облучению

New Insight of Pyrrole‐Like Nitrogen for Boosting Hydrogen Evolution Activity and Stability of Pt Single Atoms

Contact Info

Product

Resources

About