Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел

Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел

For the first time, a contactless express method, which is based on the self-action of picosecond range laser pulses at 1064 nm, is used for the characterization of an optically dense porous layer of carbon material (CM) bulk particles obtained from a lignocellulosic source. It is found that the oxi...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:2019
Main Authors: Uklein, A. V., Diyuk, V. E., Grishchenko, L. M., Kozhanov, V. O., Lisnyak, V. V., Multian, V. V., Budnyk, P. I., Gayvoronsky, V. Ya.
Format: Article
Language:English
Published: Publishing house "Academperiodika" 2019
Online Access:https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019022
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Ukrainian Journal of Physics

Institution

Ukrainian Journal of Physics
id ujp2-article-2019022
record_format ojs
institution Ukrainian Journal of Physics
baseUrl_str
datestamp_date 2019-04-20T07:46:50Z
collection OJS
language English
topic_facet carbons
surface acidity
oxidation
nonlinear optical response
-
format Article
author Uklein, A. V.
Diyuk, V. E.
Grishchenko, L. M.
Kozhanov, V. O.
Lisnyak, V. V.
Multian, V. V.
Budnyk, P. I.
Gayvoronsky, V. Ya.
spellingShingle Uklein, A. V.
Diyuk, V. E.
Grishchenko, L. M.
Kozhanov, V. O.
Lisnyak, V. V.
Multian, V. V.
Budnyk, P. I.
Gayvoronsky, V. Ya.
Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел
author_facet Uklein, A. V.
Diyuk, V. E.
Grishchenko, L. M.
Kozhanov, V. O.
Lisnyak, V. V.
Multian, V. V.
Budnyk, P. I.
Gayvoronsky, V. Ya.
author_sort Uklein, A. V.
title Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел
title_short Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел
title_full Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел
title_fullStr Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел
title_full_unstemmed Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел
title_sort кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел
title_alt Correlation of the Photoinduced Total Transmission with the Degree of Surface Functionalization of Carbon Materials Obtained from Natural Renewable Sources
description For the first time, a contactless express method, which is based on the self-action of picosecond range laser pulses at 1064 nm, is used for the characterization of an optically dense porous layer of carbon material (CM) bulk particles obtained from a lignocellulosic source. It is found that the oxidation treatment reduces the Brunauer–Emmett–Teller (SBET) surface area from 9.52 × 105 m2/kg to 2.73 × 105 m2/kg. This reduction occurs due to the destruction of the carbon matrix fraction and to the formation of novel O-containing surface groups. The concentrated 30-mass% HNO3 is found to be the most efficient oxidant giving the highest yield of carboxylic (Cb), anhydridic, lactonic, and phenolic surface functionalities. The concentration of the surface functional groups is determined in a dynamic argon atmosphere by thermogravimetric (TG) analysis and thermoprogrammed desorption coupled with IR (TPD-IR) spectroscopy. The surface acidity defined from data of the Boehm titration shows the acceptable agreement with the data of TG-TPD-IR examination. An enhancement of the surface hydrophilicity allows the use of carbon matrix for the covalent binding of bioligands, amino acids, their residues, and proteins to the oxygen-containing functionalities, such as Cb groups. The observed photoinduced absorption efficiency of the bulk carbon particles Im(X(3)C) ∼ 10−16 m2/W is in the range of that of nanosized carbons. A slight variation of the ratio Im(X(3)C)/SBET within the limits of experimental errors indicates a certain correlation between the absorptive NLO response and the CM specific surface. We suggest to utilize Im(X(3)C) as a quality parameter for carbon materials subjected to the oxidation, which is a typical initial step of the most commonly used functionalization routes for the preparation of biomedical materials.
publisher Publishing house "Academperiodika"
publishDate 2019
url https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019022
work_keys_str_mv AT ukleinav correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT diyukve correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT grishchenkolm correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT kozhanovvo correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT lisnyakvv correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT multianvv correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT budnykpi correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT gayvoronskyvya correlationofthephotoinducedtotaltransmissionwiththedegreeofsurfacefunctionalizationofcarbonmaterialsobtainedfromnaturalrenewablesources
AT ukleinav korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
AT diyukve korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
AT grishchenkolm korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
AT kozhanovvo korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
AT lisnyakvv korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
AT multianvv korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
AT budnykpi korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
AT gayvoronskyvya korelâciâmižfotoindukovanimpovnimpropuskannâmtastupenemfunkcionalizaciípoverhnivuglecevihmaterialivoderžanihzprirodnihponovlûvanihdžerel
first_indexed 2025-10-02T01:15:36Z
last_indexed 2025-10-02T01:15:36Z
_version_ 1851765151550668801
spelling ujp2-article-20190222019-04-20T07:46:50Z Correlation of the Photoinduced Total Transmission with the Degree of Surface Functionalization of Carbon Materials Obtained from Natural Renewable Sources Кореляцiя мiж фотоiндукованим повним пропусканням та ступенем функцiоналiзацiї поверхнi вуглецевих матерiалiв, одержаних з природних поновлюваних джерел Uklein, A. V. Diyuk, V. E. Grishchenko, L. M. Kozhanov, V. O. Lisnyak, V. V. Multian, V. V. Budnyk, P. I. Gayvoronsky, V. Ya. carbons surface acidity oxidation nonlinear optical response - For the first time, a contactless express method, which is based on the self-action of picosecond range laser pulses at 1064 nm, is used for the characterization of an optically dense porous layer of carbon material (CM) bulk particles obtained from a lignocellulosic source. It is found that the oxidation treatment reduces the Brunauer–Emmett–Teller (SBET) surface area from 9.52 × 105 m2/kg to 2.73 × 105 m2/kg. This reduction occurs due to the destruction of the carbon matrix fraction and to the formation of novel O-containing surface groups. The concentrated 30-mass% HNO3 is found to be the most efficient oxidant giving the highest yield of carboxylic (Cb), anhydridic, lactonic, and phenolic surface functionalities. The concentration of the surface functional groups is determined in a dynamic argon atmosphere by thermogravimetric (TG) analysis and thermoprogrammed desorption coupled with IR (TPD-IR) spectroscopy. The surface acidity defined from data of the Boehm titration shows the acceptable agreement with the data of TG-TPD-IR examination. An enhancement of the surface hydrophilicity allows the use of carbon matrix for the covalent binding of bioligands, amino acids, their residues, and proteins to the oxygen-containing functionalities, such as Cb groups. The observed photoinduced absorption efficiency of the bulk carbon particles Im(X(3)C) ∼ 10−16 m2/W is in the range of that of nanosized carbons. A slight variation of the ratio Im(X(3)C)/SBET within the limits of experimental errors indicates a certain correlation between the absorptive NLO response and the CM specific surface. We suggest to utilize Im(X(3)C) as a quality parameter for carbon materials subjected to the oxidation, which is a typical initial step of the most commonly used functionalization routes for the preparation of biomedical materials. Вперше було застосовано швидкий безконтактний метод, який базується на самовпливi пiкосекундного лазерного випромiнювання на довжинi хвилi 1064 нм, для характеризацiї оптично густих пористих шарiв об’ємних частинок карбонових матерiалiв (КМ), що отриманi з лiгноцелюлозної сировини. Показано, що окислювальна обробка призводить до зменшення площi поверхнi Брунауера–Еммета–Тейлора (SBET) вiд 9,52 · 105 м2/кг до 2,73 · 105 м2/кг, яка вiдбувається за рахунок руйнування частини вуглецевої матрицi та формування нових О-вмiстних поверхневих груп. Найбiльш ефективним окиснювачем виявлено концентровану HNO3 30 мас.%, яка приводить до найефективнiшого утворення карбоксильних, ангiдридних i лактонних, та фенольних поверхневих груп. Концентрацiю таких функцiональних груп було визначено в динамiчнiй атмосферi аргону за допомогою термогравiметричного аналiзу (ТГ) i термопрограмованої десорбцiї, що поєднується iз IЧ (ТПД–IЧ) спектроскопiєю. Кислотнiсть поверхнi, яка визначалася за даними титрування за Бьомом, добре узгоджується iз даними ТГ–ТПД–IЧ дослiджень. Пiдвищення гiдрофiльностi поверхнi дозволяє застосовувати вуглецеву матрицю для ковалентного зв’язування бiолiгандiв, амiнокислот, їх похiдних та протеїнiв з кисневмiсними функцiональними карбоксильними групами. Отриманi значення ефективностi фотоiндукованого поглинання Im(X(3)C) ∼ 10−16 м2/В добре збiгаються з вiдповiдними для нанорозмiрних КМ. Показано, що вiдношення Im(X(3)C)/SBET є майже сталим у межах експериментальної похибки. Це вказує на певну кореляцiю мiж абсорбцiйним нелiнiйно-оптичним вiдгуком та питомою поверхнею КМ. Ми пропонуємо використати Im(X(3)C) як параметр якостi карбонових матерiалiв в процесi їх окиснення. Окиснення є типовим початковим кроком найпоширенiших методiв функцiоналiзацiї КМ для бiомедицинських застосувань. Publishing house "Academperiodika" 2019-01-04 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019022 10.15407/ujpe61.10.0863 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 61 No. 10 (2016); 863 Український фізичний журнал; Том 61 № 10 (2016); 863 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe61.10 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2019022/901 Copyright (c) 2019 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine

Similar Items