zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-2175Research ArticleСтатьиОпределение количества графена в полиморфной многокомпонентной углеродной смеси по оптической характеристике в колориметрической системе CIELABDetermination of the Quantity of Graphene in a Polymorphic Multi-Component Carbon Mixture by Optical Characteristics in the CIELAB Colorimetric SystemДоломатовМ. Ю.DolomatovM. Yu.

Уфа

Ufa

loctas616@bk.ruЛевашовД. А.LevashovD. A.

Уфа

Ufa

СубханкуловВ. Р.SubkhankulovV. R.

Уфа

Ufa

ДоломатоваМ. М.DolomatovaM. M.

Уфа

Ufa

ВершининС. С.VershininS. S.

Уфа

Ufa

АбдульминьевК. Г.AbdulminevK. G.

Уфа

Ufa

Уфимский государственный нефтяной технический университетUfa State Petroleum Technological University202630032026932211215Copyright © Доломатов М.Ю., Левашов Д.А., Субханкулов В.Р., Доломатова М.М., Вершинин С.С., Абдульминьев К.Г., 20262026Доломатов М.Ю., Левашов Д.А., Субханкулов В.Р., Доломатова М.М., Вершинин С.С., Абдульминьев К.Г.Dolomatov M.Y., Levashov D.A., Subkhankulov V.R., Dolomatova M.M., Vershinin S.S., Abdulminev K.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/2175

Недостатком существующих методов количественного определения содержания графена является ограниченность их применения для анализа многокомпонентных полиморфных смесей, включающих в себя твердую аморфную, графитовую и графеновую фазы. Исследована возможность количественного определения графена в смеси с аморфными формами углерода по светлоте цвета в колориметрической системе CIELAB. В качестве объектов выбраны образцы графена, полученные методом химической эксфолиации, смешанные с аморфным углеродом. Установлено, что количество графена связано со светлотой цвета в системе CIELAB линейной зависимостью. Обнаруженные закономерности проверены на модельных смесях и подтверждаются статистической обработкой данных. Практическое использование наблюдаемого явления в технологии углеродных материалов заключается в возможности приближенной оценки содержания графена в смеси, содержащей другие модификации углерода.

The disadvantage of existing methods for quantitative determination of graphene content is their limited application for the analysis of multicomponent polymorphic mixtures including solid amorphous, graphite and graphene phases. The aim of the study is the research of the possibility for determination of the amount of graphene in a polymorphic multicomponent carbon mixture using color lightness in the CIELAB system. As the object of the research the samples of chemically exfoliated graphene mixed with amorphous carbon were used. It was found that the amount of graphene is related to color lightness of the mixture in the CIELAB system by a linear relation. The discovered relations were tested on model mixtures and confirmed by statistical data processing. The practical use of the discovered phenomenon in the technology of carbon materials lies in the possibility of estimating the content of graphene in mixtures containing other carbon modifications.

углеродные материалыколичество графенасветлотасистема CIELABоптическая характеристикаcarbon materialsgraphene amountlightnessCIELAB systemoptical characteristicРабота выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (в рамках государственной стратегической программы “Приоритет-2030” “Химия новой экономики”).ReferencesP. A. Advincula, W. Meng, L. J. Eddy, J. L. Beckham, I. R. Siqueira, D. X. Luong, W. Chen, M. Pasquali, S. Nagarajaiah, J. M. Tour. Macromol. Mater. Eng., 308 (2023) 220—230P. A. Advincula, W. Meng, L. J. Eddy, J. L. Beckham, I. R. Siqueira, D. X. Luong, W. Chen, M. Pasquali, S. Nagarajaiah, J. M. Tour. Macromol. Mater. Eng., 308 (2023) 220—230Li Menglin, Liu Donghua, Wei Dacheng, Song Xuefen, Wei Dapeng, Wee Andrew. Adv. Sci., 3 (2016) 163—183Li Menglin, Liu Donghua, Wei Dacheng, Song Xuefen, Wei Dapeng, Wee Andrew. Adv. Sci., 3 (2016) 163—183A. R. Urade, I. Lahiri, K. S. Suresh. JOM, 75, N 3 (2023) 614—630A. R. Urade, I. Lahiri, K. S. Suresh. JOM, 75, N 3 (2023) 614—630K. Wyss, D. Luong, J. Tour. Adv. Mater., 34 (2022) 970—997K. Wyss, D. Luong, J. Tour. Adv. Mater., 34 (2022) 970—997L. Eddy, D. X. Luong, J. Beckham, K. Wyss, T. Cooksey, P. Scotland, C. H. Choi, W. Chen, P. Advincula, Z. Zhang, V. Mancevski, J. Tour. Small Methods, 8, N 3 (2024) 2301144L. Eddy, D. X. Luong, J. Beckham, K. Wyss, T. Cooksey, P. Scotland, C. H. Choi, W. Chen, P. Advincula, Z. Zhang, V. Mancevski, J. Tour. Small Methods, 8, N 3 (2024) 2301144Dusan Losic, Farzaneh Farivar, Pei Lay Yap. J. Carbon Res., 10, N 2 (2024) 30Dusan Losic, Farzaneh Farivar, Pei Lay Yap. J. Carbon Res., 10, N 2 (2024) 30P. L. Yap, F. Farivar, Å. K. Jämting, V. A. Coleman, S. Gnaniah, E. Mansfield, C. Pu, S. M. Landi, M. V. David, E. Flahaut. Anal. Chem., 95, N 12 (2023) 5176—5186P. L. Yap, F. Farivar, Å. K. Jämting, V. A. Coleman, S. Gnaniah, E. Mansfield, C. Pu, S. M. Landi, M. V. David, E. Flahaut. Anal. Chem., 95, N 12 (2023) 5176—5186D. Losic, F. Farivar, P. L. Yap, A. Karami. Anal. Chem., 93 (2021) 11859—11867D. Losic, F. Farivar, P. L. Yap, A. Karami. Anal. Chem., 93 (2021) 11859—11867R. Kh. Amirov, I. N. Atamanuk, N. A. Vorobieva, E. H. Isakaev, M. B. Shavelkina, E. I. Shkolnikov. J. Phys.: Conf. Ser., 653, N 1 (2015) 012161, doi: 10.1088/1742-6596/653/1/012161R. Kh. Amirov, I. N. Atamanuk, N. A. Vorobieva, E. H. Isakaev, M. B. Shavelkina, E. I. Shkolnikov. J. Phys.: Conf. Ser., 653, N 1 (2015) 012161, doi: 10.1088/1742-6596/653/1/012161F. Farivar, P. Lay Yap, R. U. Karunagaran, D. Losic. J. Carbon Res., 7, N 2 (2021) 41, https://doi.org/10.3390/c7020041F. Farivar, P. Lay Yap, R. U. Karunagaran, D. Losic. J. Carbon Res., 7, N 2 (2021) 41, https://doi.org/10.3390/c7020041A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, A. K. Geim. Phys. Rev. Lett., 97, N 18 (2006) 187401A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, A. K. Geim. Phys. Rev. Lett., 97, N 18 (2006) 187401A. C. Ferrari. Solid State Comm., 143, N 1-2 (2007) 47—57A. C. Ferrari. Solid State Comm., 143, N 1-2 (2007) 47—57М. С. Тиванов, Е. А. Колесов, О. В. Королик, A. M. Саад, Н. Г. Ковальчук, И. В. Комиссаров, В. А. Лабунов, М. Опеляк, П. Жуковский, Т. Н. Колтунович. Журн. прикл. спектр., 84, № 6 (2017) 898—904M. S. Tivanov, E. A. Kolesov, O. V. Korolik, A. M. Saad, N. G. Kovalchuk, I. V. Komissarov, V. A. Labunov, M. Opielak, P. Zukowski, T. N. Koltunowicz. J. Appl. Spectr., 84 (2017) 979—985.Z. Li, L. Deng, I. A. Kinloch, R. J. Young. Progress Mater. Sci., 135 (2023) 101089Z. Li, L. Deng, I. A. Kinloch, R. J. Young. Progress Mater. Sci., 135 (2023) 101089Т. Е. Тимофеева, Е. П. Неустроев, В. И. Попов, П. В. Винокуров, В. Б. Тимофеев. Опт. и спектр., 125, № 5 (2018) 588—594Т. Е. Тимофеева, Е. П. Неустроев, В. И. Попов, П. В. Винокуров, В. Б. Тимофеев. Опт. и спектр., 125, № 5 (2018) 588—594S. Roscher, R. Hoffmann, O. Ambacher. Anal. Methods, 11 (2019) 1224—1228S. Roscher, R. Hoffmann, O. Ambacher. Anal. Methods, 11 (2019) 1224—1228Yan-Jia Liou, Wu-Jang Huang. J. Chin. Chem. Soc., 61, N 9 (2014) 1045—1048, doi: 10.1002/jccs.201400162Yan-Jia Liou, Wu-Jang Huang. J. Chin. Chem. Soc., 61, N 9 (2014) 1045—1048, doi: 10.1002/jccs.201400162Xia Jin, Li Zhongbo. Quantitative Analysis Method for Graphene Composite Conductive Slurry, Patent China № 106353299, IPC G01N 21/65 (2006.01) 201610887591.8, fill. 11.10.2016: public. 25.01.2017; Gotion High Tech Co Ltd.Xia Jin, Li Zhongbo. Quantitative Analysis Method for Graphene Composite Conductive Slurry, Patent China № 106353299, IPC G01N 21/65 (2006.01) 201610887591.8, fill. 11.10.2016: public. 25.01.2017; Gotion High Tech Co Ltd.A. G. Nanosurf. Graphene Analysis with Atomic Force Microscope (AFM) (2022), https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=5960 (дата обращения: 25.09.2025)A. G. Nanosurf. Graphene Analysis with Atomic Force Microscope (AFM) (2022), https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=5960 (дата обращения: 25.09.2025)Y. J. Liou, W. J. Huang. J. Mater. Sci. Tech., 29, N 5 (2013) 406—410Y. J. Liou, W. J. Huang. J. Mater. Sci. Tech., 29, N 5 (2013) 406—410M. I. Katsnelson. The Physics of Graphene, Cambridge University Press, United Kingdom (2020)M. I. Katsnelson. The Physics of Graphene, Cambridge University Press, United Kingdom (2020)М. Ю. Доломатов. Общее цветоведение. Современная теория цвета и ее практическое применение, Lambert Academic Publishing, Leipzig, Germany (2011)М. Ю. Доломатов. Общее цветоведение. Современная теория цвета и ее практическое применение, Lambert Academic Publishing, Leipzig, Germany (2011)ГОСТ 7885-86 Углерод технический для производства резины. Технические условия, Москва, ИПК “Издательство стандартов”ГОСТ 7885-86 Углерод технический для производства резины. Технические условия, Москва, ИПК “Издательство стандартов”Официальный сайт научно-производственной компании РУСГРАФЕН; https://www.rusgraphene.ru (дата обращения: 20.08.2025)Официальный сайт научно-производственной компании РУСГРАФЕН; https://www.rusgraphene.ru (дата обращения: 20.08.2025)CIE Colorimetry 15. 2004, ISBN 3 901 906 33 9CIE Colorimetry 15. 2004, ISBN 3 901 906 33 9Commission Internationale de l'Eclairage Proceedings, Cambridge University Press, United Kingdom (1931)Commission Internationale de l'Eclairage Proceedings, Cambridge University Press, United Kingdom (1931)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.