УДК: 538.958, 538.971, 539.21

Исследование терморезистентности функционализированной поверхности детонационного наноалмаза методом инфракрасной спектроскопии

Романов Н.М., Осипов В.Ю., Takai K., Touhara H., Hattori Y.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Романов Н.М., Осипов В.Ю., Takai K., Touhara H., Hattori Y. Исследование терморезистентности функционализированной поверхности детонационного наноалмаза методом инфракрасной спектроскопии // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 10. С. 7–11.

Romanov N.M., Osipov V.Yu., Takai K., Touhara H., Hattori Y. Infrared spectroscopic study to determine thermal resistance of the functionalized surface of a detonation nanodiamond [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 10. P. 7–11.

Ссылка на англоязычную версию:

N. M. Romanov, V. Yu. Osipov, K. Takai, H. Touhara, and Y. Hattori, "Infrared spectroscopic study to determine thermal resistance of the functionalized surface of a detonation nanodiamond," Journal of Optical Technology. 84(10), 654-657 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000654

Аннотация:

Проанализированы порошки детонационного наноалмаза с поверхностью, функционализированной фтор- или кислородосодержащими группами, методом инфракрасной спектроскопии до и после термической обработки на воздухе. Фторирование при T = 500 °C сильно влияет на фактическое состояние поверхности алмаза. Полосы инфракрасного поглощения, связанные с фторуглеродными группами, появляются при 1092, 1156, 1248 и 1340 см–1. Показано что, протяжённая полоса инфракрасного поглощения, характеризующая фторированную поверхность, и лежащая в интервале от 1000 до 1400 см–1, не претерпевает никаких качественных изменений при термообработке вплоть до температур 520 °C. Это объясняется наличием сильных насыщающих ковалентных связей C–F на всей поверхности частиц детонационного алмаза, образованных с участием более электроотрицательного, чем кислород, элемента.

Ключевые слова:

инфракрасная спектроскопия, наноалмаз, фторирование, химическое окисление, газофазное травление, терморезистентность

Благодарность:

Авторы благодарят Вуля А.Я. (ФТИ) и Захарову И.Б. (СПбГПУ) за внимание к работе.
Проф. Такаи (Takai Kazuyuki) благодарит за поддержку гранты JSPS KAKENHI No. 16K05758 и No. 26107532.
Авторы также благодарят РФФИ (проект № 17-52-50004 ЯФ_а) и международную исследовательскую программу JSPS-RFBR за финансовую поддержку.

Коды OCIS: 300.6340, 160.4236, 350.4990, 300.6520

Список источников:

1. Detonation nanodiamonds: Science and applications / Ed. by Vul’ A., Shenderova O. Singapore: Pan Stanford, 2014. 346 p.
2. Mochalin V.N., Shenderova O., Ho D., Gogotsi Y. The properties and applications of nanodiamonds // Nature Nanotechnology. 2012. V. 7. № 1. P. 11–23.
3. Man H., Sasine J., Chow E.K., Ho D. Nanodiamonds for drug delivery and diagnostics. Chapter 7 // Nanodiamond / Ed. by Williams O.A. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2014. P. 151–169.
4. Khabashesku V.N., Margrave J.L., Barrera E.V. Functionalized carbon nanotubes and nanodiamonds for engineering and biomedical applications // Diamond & Related Materials. 2005. V. 14. P. 859–866.
5. Khabashesku V.N., Liu Y., Margrave J.L. Functionalization of nanodiamond powder through fluorination and subsequent derivatization reactions. Patent USA 7820130 B2. 2010.
6. Liu Y., Gu Z., Margrave J.L., Khabashesku V.N. Functionalization of nanoscale diamond powder: fluoro-, alkyl-, amino-, and amino- acidnanodiamond derivatives // Chem. Mater. 2004. V. 16. P. 3924–3930.
7. Ando T., Yamamoto K., Matsuzawa M., Takamatsu Y., Kawasaki S., Okino F., Touhara H., Kamo M., Sato Y. Direct interaction of elemental fluorine with diamond surfaces // Diamond and Related Materials. 1996. V. 5. № 9. P. 1021–1025.
8. Dubois M., Guerin K., Batisse N., Petit E., Hamwia A., Komatsu N., Kharbache H., Pirotte P., Masin M. Solid state NMR study of nanodiamond surface chemistry // Solid State Nuclear Magnetic Resonance. 2011. V. 40. P. 144–154.
9. Nakaura T., Ohana T., Hasegawa M., Tsugawa K., Suzuki M., Ishihara M., Tanaka A., Koga Y. Chemical modification of diamond surfaces with fluorine– containing functionalities // New Diamond and Frontier Carbon Technology. 2005. V. 15. № 6. P. 313–324.
10. Осипов В.Ю., Романов Н.М. Инфракрасное поглощение алмазных наночастиц с поверхностью модифицированной комплексами нитрат-ионов // Оптический журнал. 2017. T. 84. № 5. C. 1–5.
11. Wang Y., Huang H., Zang J., Meng F., Dong L., Su J. Electrochemical behavior of fluorinated and aminated nanodiamond // Int. J. Electrochem. Sci. 2012. V. 7. P. 6807–6815.
12. Osswald S., Yushin G., Mochalin V., Kucheyev S.O., Gogotsi Y. Control of sp2/sp3 carbon ratio and surface chemistry of nanodiamond powders by selective oxidation in air // J. Am. Chem. Soc. 2006. V. 128. № 35. P. 11635–11642.
13. Toshihiro A., Yamamoto K., Ishii M., Kamo M., Sato Y. Vapour-phase oxidation of diamond surfaces in O2 studied by diffuse reflectance fourier-transform infrared and temperature-programmed desorption spectroscopy // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1993. V. 89. № 19. P. 3635–3640.
14. Liu Y., Khabashesku V.N, Halas N.J. Fluorinated nanodiamond as a wet chemistry precursor for diamond coatings covalently bonded to glass surface // J. Am. Chem. Soc. 2005. V. 127. № 11. P. 3712–3713.