Определение количества графена в полиморфной многокомпонентной углеродной смеси по оптической характеристике в колориметрической системе CIELAB

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.

1. P. 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—230

2. Li Menglin, Liu Donghua, Wei Dacheng, Song Xuefen, Wei Dapeng, Wee Andrew. Adv. Sci., 3 (2016) 163—183

3. A. R. Urade, I. Lahiri, K. S. Suresh. JOM, 75, N 3 (2023) 614—630

4. K. Wyss, D. Luong, J. Tour. Adv. Mater., 34 (2022) 970—997

5. L. 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) 2301144

6. Dusan Losic, Farzaneh Farivar, Pei Lay Yap. J. Carbon Res., 10, N 2 (2024) 30

7. P. 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—5186

8. D. Losic, F. Farivar, P. L. Yap, A. Karami. Anal. Chem., 93 (2021) 11859—11867

9. R. 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: 10.1088/1742-6596/653/1/012161

10. F. Farivar, P. Lay Yap, R. U. Karunagaran, D. Losic. J. Carbon Res., 7, N 2 (2021) 41, https://doi.org/10.3390/c7020041

11. A. 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) 187401

12. A. C. Ferrari. Solid State Comm., 143, N 1-2 (2007) 47—57

13. М. 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—904

14. Z. Li, L. Deng, I. A. Kinloch, R. J. Young. Progress Mater. Sci., 135 (2023) 101089

15. Т. Е. Тимофеева, Е. П. Неустроев, В. И. Попов, П. В. Винокуров, В. Б. Тимофеев. Опт. и спектр., 125, № 5 (2018) 588—594

16. S. Roscher, R. Hoffmann, O. Ambacher. Anal. Methods, 11 (2019) 1224—1228

17. Yan-Jia Liou, Wu-Jang Huang. J. Chin. Chem. Soc., 61, N 9 (2014) 1045—1048, doi: 10.1002/jccs.201400162

18. 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.

19. A. G. Nanosurf. Graphene Analysis with Atomic Force Microscope (AFM) (2022), https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=5960 (дата обращения: 25.09.2025)

20. Y. J. Liou, W. J. Huang. J. Mater. Sci. Tech., 29, N 5 (2013) 406—410

21. M. I. Katsnelson. The Physics of Graphene, Cambridge University Press, United Kingdom (2020)

22. М. Ю. Доломатов. Общее цветоведение. Современная теория цвета и ее практическое применение, Lambert Academic Publishing, Leipzig, Germany (2011)

23. ГОСТ 7885-86 Углерод технический для производства резины. Технические условия, Москва, ИПК “Издательство стандартов”

24. Официальный сайт научно-производственной компании РУСГРАФЕН; https://www.rusgraphene.ru (дата обращения: 20.08.2025)

25. CIE Colorimetry 15. 2004, ISBN 3 901 906 33 9

26. Commission Internationale de l'Eclairage Proceedings, Cambridge University Press, United Kingdom (1931)