MODIFICATION OF THE ULTRADISPERSED DIAMONDS SURFACE BY VACUUM HEAT TREATMENT
Abstract
The effect of the vacuum annealing temperature on the structure and functional composition of the surface of ultradispersed diamond (UDD) produced by detonation synthesis was studied using Raman scattering, IR absorption, X-ray diffraction analysis and electron paramagnetic resonance. It was established that vacuum annealing at T ≤750°C does not affect the structure of diamond nanoparticles; at higher annealing temperatures, the formation of amorphous sp2-hybridized carbon begins on the surface of the particles. Annealing at a temperature of 1050°С leads to complete graphitization of the UDD surface with preservation of the diamond structure of the nucleus of the particles. During annealing in the temperature range of 650-750°C, the minimum of functional groups is observed on the UDD surface, while the surface retains high activity.
About the Authors
G. A. Gusakov
A. N. Sevchenko Research Institute for Applied Physical Problems, Belarusian State University
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
A. A. Lugovski
Institutе of the Belarusian State University “Republican Center for Human Problems”
Belarus
Minsk
Belarus
Minsk
A. P. Lugovski
A. N. Sevchenko Research Institute for Applied Physical Problems, Belarusian State University
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
M. P. Samtsov
A. N. Sevchenko Research Institute for Applied Physical Problems, Belarusian State University
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
V. A. Parhomenko
Institutе of the Belarusian State University “Republican Center for Human Problems”
Belarus
Minsk
Belarus
Minsk
I. I. Azarko
A. N. Sevchenko Research Institute for Applied Physical Problems, Belarusian State University
Belarus
Minsk, 220045
Belarus
Minsk, 220045
References
1. Detonation Nanodiamonds: Science and Applications, Eds. A. Vul’, O. Shenderova, Boca Raton, Pan Stanford Publishing (2013)
2. Nanodiamond, Ed. O. A. Williams, London, The Royal Society of Chemistry (2014)
3. Nanodiamonds: Applications in Biology and Nanoscale Medicine, Ed. D. Ho, New York, Springer Science + Business Media (2010)
4. V. N. Mochalin, O. Shenderova, D. Ho, Y. Gogotsi. Nat. Nanotechnol., 7 (2012) 11—23
5. Nanodiamonds, Ed. J.-C. Arnault, London, Elsevier (2017)
6. K. Turcheniuk, V. Mochalin. Nanotechnology, 28 (2017) 252001 (1—27)
7. L. Lai, A. S. Barnard. J. Nanosci. Nanotechnol., 15 (2015) 989—999
8. В. А. Лапина, С. Б. Бушук, Т. А. Павич, А. В. Воробей. Журн. прикл. спектр., 83, № 3 (2016) 347—353 [V. A. Lapina, S. B. Bushuk, T. A. Pavich, A. V. Vorobey. J. Appl. Spectr., 83 (2016) 344—349]
9. A. Krueger. In: Current Issues and Challenges in Surface Chemistry of Nanodiamonds, Ed. J.-C. Arnault, Elsevier, London (2017) 184—242
10. А. П. Кощеев. Рос. хим. журн., LII, № 5 (2008) 88—96
11. D. S. Volkov, M. A. Proskurnin, M. V. Korobov. Carbon, 74 (2014) 1—13
12. S. Osswald, G. Yushin, V. Mochalin, S. O. Kucheyev, Y. Gogotsi. J. Am. Chem. Soc., 128 (2006) 11635—11642
13. G. Jarre, Y. Liang, P. Betz, D. Lang, A. Krueger. Chem. Commun., 47 (2011) 544—546
14. J. Ackermann, A. Krueger. Nanoscale., 11 (2019) 8012—8019
15. J. Zang, Y. Wang, L. Bian, J. Zhang, F. Meng, Y. Zhao, S. Ren, X. Qu. Electrochim. Acta, 72 (2012) 68—73
16. V. L. Kuznetsov, Y. V. Butenko. In: Diamond Phase Transitions at Nanoscale, Eds. O. A. Shenderova, D. M. Gruen, Ultrananocrystalline Diamond, 2nd ed., Elsevier Ltd., Oxford, UK (2012) 181—244
17. Yu. V. Butenko, V. L. Kuznetsov, E. A. Paukshtis, A. I. Stadnichenko, I. N. Mazov, S. I. Moseenkov, A. I. Boronin, S. V. Kosheev. Full., Nanotub. Carbon Nanostruct., 14 (2006) 557—564
18. T. Petit, J.-C. Arnault, H. A. Girard, M. Sennour, P. Bergonzo. Phys. Rev. B, 84 (2011) 233407 (1—5)
19. http://sinta.biz/nanoalmazy
20. Г. А. Гусаков, М. П. Самцов, Е. С. Воропай. Журн. прикл. спектр., 84, № 4 (2017) 545—553 [G. А. Gusakov, М. P. Samtsov, Е. С. Voropay. J. Appl. Spectr., 84 (2017) 573—580]
21. M. Mermoux, A. Crisci, T. Petit, H. A. Girard, J.-C. Arnault. J. Phys. Chem. C, 118 (2014) 23415—23425
22. Г. А. Гусаков, М. П. Самцов, Е. С. Воропай. Материалы V Междунар. научн. конф., ч. 2 “Проблемы взаимодействия излучения с веществом”, 14—16 ноября 2018 г., Гомель, ГГУ им. Ф. Скорины (2018) 79—84; http://conference.gsu.by
23. Ю. А. Багаряцкий. Рентгенография в физическом металловедении, Москва, науч.-тех. изд-во лит-ры по черн. и цв. металлургии (1961)
24. A. E. Aleksenskii, M. V. Baidakova, A. Y. Vul, V. Y. Davydov, Y. A. Pevtsova. Phys. Sol. State, 39 (1997) 1007—1015
25. А. Е. Алексенский, М. В. Байдакова, А. Я. Вуль, В. И. Сиклицкий. ФТТ, 41 (1999) 740—743
26. A. I. Shames, A. M. Panich, W. Kempinski, A. E. Alexenskii, M. V. Baidakova, A. T. Dideikin, V. Yu. Osipov, V. I. Siklitski, E. Osawad, M. Ozawad, A. Ya. Vul’. J. Phys. Chem. Solids, 63 (2002) 1993—2001
27. E. D. Obraztsova, M. Fujii, S. Hayashi, V. L. Kuznetsov, Y. V. Butenko. Carbon, 36 (1998) 821—826
28. M. Yoshikawa, Y. Mori, H. Obata, M. Maegawa, G. Katagiri, H. Ishida, A. Ishitani. Appl. Phys. Lett., 67 (1995) 694—696
29. M. Mermoux, S. Chang, H. A. Girard, J.-C. Arnault. Diam. Rel. Mater., 87 (2018) 248—260
30. S. Prawer, K. W. Nugent, D. N. Jamieson, J. O. Orwa, L. A. Bursill, J. L. Peng. Chem. Phys. Lett., 332 (2000) 93—97
31. A. C. Ferrari, J. Robertson. Phys. Rev. B, 61 (2000) 14095—14107
32. A. C. Ferrari, J. Robertson. Phys. Rev. B, 64 (2001) 075414 (1—13)
33. A. C. Ferrari, J. Robertson. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, 362 (2004) 2477—2512
34. S. Prawer, R. J. Nemanich. Phil. Trans. R. Soc. Lond. A, 362 (2004) 2537—2565
35. J. O. Orwa, K. W. Nugent, D. N. Jamieson, S. Prawer. Phys. Rev. B, 62 (2000) 5461—5472
36. V. Mochalin, S. Osswald, Y. Gogotsi. Chem. Mater., 21 (2009) 273—279
37. A. M. Zaitsev. Optical Properties of Diamond: A Data Handbook, Berlin, Springer (2001)
38. J. Cebik, J. K. McDonough, F. Peerally, R. Medrano, I. Neitzel, Y. Gogotsi, S. Osswald. Nano- technology, 24 (2013) 205703 (1—10)
39. B. L. V. Prasad, H. Sato, T. Enoki, Y. Hishiyama, Y. Kaburagi, A. M. Rao, P. C. Eklund, K. Oshida, M. Endo. Phys. Rev. B, 62 (2000) 11209—11218
40. S. Tomita, T. Sakurai, H. Ohta, M. Fujii, S. Hayashi. J. Chem. Phys., 114 (2001) 7477—7482
41. A. M. Panich, A. I. Shames, N. A. Sergeev, M. Olszewski, J. K. McDonough., V. N. Mochalin, Y. Gogotsi. J. Phys.: Condens. Matter, 25 (2013) 245303 (1—8)
42. Дж. Марч. Органическая химия. Реакции, механизмы и структура, в 4-х т., т. 1, Москва, Мир (1987)
43. Л. Белами. Инфракрасные спектры сложных молекул, Москва, Иностр. лит. (1963)
44. T. Petit, L. Puskar. Diam. Rel. Mater., 89 (2018) 52—66
45. В. Ю. Осипов, Н. М. Романов. Опт. журн., 84, № 5 (2017) 3—7
46. В. Ю. Осипов, Н. М. Романов, Ф. М. Шахов, K. Takai. Опт. журн., 85, № 3 (2018) 3—11
47. S. Ghodbane, T. Haensel, Y. Coffinier, S. Szunerits, D. Steinmüller-Nethl, R. Boukherroub, S. I. U. Ahmed, J. A. Schaefer. Langmuir, 26 (2010) 18798—18805
Review
For citations:
Gusakov G.A., Lugovski A.A., Lugovski A.P., Samtsov M.P., Parhomenko V.A., Azarko I.I. MODIFICATION OF THE ULTRADISPERSED DIAMONDS SURFACE BY VACUUM HEAT TREATMENT. Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii. 2020;87(1):33-42. (In Russ.)
Views: 329
Email this article 