Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру
Nanostructured carbon materials, such as graphene, oxidized graphene, and graphene oxide doped with nitrogen and sulfur heteroatoms, have specific physicochemical properties and can be used in various fields from electronics to medicine. Formed carbon nanoparticles are difficult to dope (especially...
Збережено в:
| Опубліковано в: | Хімія, фізика та технологія поверхні |
|---|---|
| Дата: | 2026 |
| Автори та афіліації: | |
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/901 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1874002080653377536 |
|---|---|
| author | Hrebelna, Yu.V. Zhuravskyi , S.V. Terets, M.I. Ignatenko, O.M. Siharova, N.V. Ivanenko , K.O. Kartel, M.T. Sementsov, Yu.I. |
| author_facet | Hrebelna, Yu.V. Zhuravskyi , S.V. Terets, M.I. Ignatenko, O.M. Siharova, N.V. Ivanenko , K.O. Kartel, M.T. Sementsov, Yu.I. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Hrebelna, Yu.V. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| container_end_page | |
| container_issue | |
| container_start_page | |
| container_title | Хімія, фізика та технологія поверхні |
| container_volume | |
| datestamp_date | 2026-08-19T16:15:24Z |
| description | Nanostructured carbon materials, such as graphene, oxidized graphene, and graphene oxide doped with nitrogen and sulfur heteroatoms, have specific physicochemical properties and can be used in various fields from electronics to medicine. Formed carbon nanoparticles are difficult to dope (especially oxidized graphene or graphene oxide) in such a way that they retain their structure as a whole. Therefore, it is promising to obtain precursors of these nanoparticles that are already doped with the desired heteroatom. Rolled or pressed materials from expanded graphite (EG) can be a precursor for obtaining such nanoscale materials by anodic exfoliation in electrolytes. Therefore, the development of methods for the synthesis of EG containing nitrogen and sulfur heteroatoms is the goal of this work.
The paper deals with the synthesis and study of the physicochemical properties of graphite intercalation compounds (GICs) formed by their interaction with concentrated nitric and sulfuric acids, as well as their mixtures in various ratios. The main characteristics of the resulting GICs were determined and their capability to expand thermally was examined. It was shown that GICs with sulfuric acid have a better ability to expand and allow obtaining better quality EGs.
EG samples obtained from these GICs were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and derivatography.
It was determined that during thermal expansion of co-intercalated graphite compounds, nitrogen and sulfur atoms are incorporated into the graphene planes of EG particles. It was shown that this method can be used to obtain EG doped with sulfur heteroatoms (0.2–0.5 at. %) mainly in sulfite and sulfate groups and nitrogen (0.6–1.2 at. %) mainly in the pyrrolic and quaternary chemical states, the content of which can be regulated by changing the ratio of sulfuric and nitric acids in the intercalating mixtures. |
| first_indexed | 2026-08-20T01:00:53Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | www_cpts_com_ua-article-901 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | |
| last_indexed | 2026-08-20T01:00:53Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | www_cpts_com_ua-article-9012026-08-19T16:15:24Z Expanded graphite doped with nitrogen and sulfur heteroatoms Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру Hrebelna, Yu.V. Zhuravskyi , S.V. Terets, M.I. Ignatenko, O.M. Siharova, N.V. Ivanenko , K.O. Kartel, M.T. Sementsov, Yu.I. graphite graphite intercalation compounds co-intercalation expanded graphite heteroatom doping X-ray photoelectron spectroscopy derivatography графіт сполуки інтеркалювання графіту коінтеркаляція терморозширений графіт допування гетероатомами рентгенівська фотоелектронна спектроскопія дериватографія Nanostructured carbon materials, such as graphene, oxidized graphene, and graphene oxide doped with nitrogen and sulfur heteroatoms, have specific physicochemical properties and can be used in various fields from electronics to medicine. Formed carbon nanoparticles are difficult to dope (especially oxidized graphene or graphene oxide) in such a way that they retain their structure as a whole. Therefore, it is promising to obtain precursors of these nanoparticles that are already doped with the desired heteroatom. Rolled or pressed materials from expanded graphite (EG) can be a precursor for obtaining such nanoscale materials by anodic exfoliation in electrolytes. Therefore, the development of methods for the synthesis of EG containing nitrogen and sulfur heteroatoms is the goal of this work. The paper deals with the synthesis and study of the physicochemical properties of graphite intercalation compounds (GICs) formed by their interaction with concentrated nitric and sulfuric acids, as well as their mixtures in various ratios. The main characteristics of the resulting GICs were determined and their capability to expand thermally was examined. It was shown that GICs with sulfuric acid have a better ability to expand and allow obtaining better quality EGs. EG samples obtained from these GICs were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and derivatography. It was determined that during thermal expansion of co-intercalated graphite compounds, nitrogen and sulfur atoms are incorporated into the graphene planes of EG particles. It was shown that this method can be used to obtain EG doped with sulfur heteroatoms (0.2–0.5 at. %) mainly in sulfite and sulfate groups and nitrogen (0.6–1.2 at. %) mainly in the pyrrolic and quaternary chemical states, the content of which can be regulated by changing the ratio of sulfuric and nitric acids in the intercalating mixtures. Наноструктуровані вуглецеві матеріали, такі як графен, окиснений графен та оксид графену, леговані гетероатомами нітрогену та сульфуру, мають специфічні фізико-хімічні властивості і можуть застосовуватися в різних галузях від електроніки до медицини. Сформовані вуглецеві наночастинки складно допувати (особливо окиснений графен або оксид графену) таким чином, щоб вони зберегли свою структуру в цілому. Тому перспективним є одержання прекурсорів цих наночастинок, які вже доповані потрібним гетероатомом. Катані або пресовані матеріали з терморозширеного графіту (ТРГ), одержані анодним розшаруванням в електролітах, здатні бути прекурсором для обертання таких нанорозмірних матеріалів. Тому розробка способів синтезу ТРГ, що містять гетероатоми нітрогену та сульфуру, є метою даної роботи. В роботі розглянуто питання синтезу та вивчення фізико-хімічних властивостей сполук інтеркалювання графіту (СІГ), що утворюються при його взаємодії з концентрованими нітратною та сульфатною кислотами, а також їхніми сумішами в різних співвідношеннях. Для одержаних СІГ визначені основні характеристики та досліджено їхню здатність до термічного розширення. Показано, що СІГ з сульфатною кислотою мають кращу здатність до розширення та дозволяють отримати ТРГ кращої якості. Зразки ТРГ, одержані з цих СІГ, характеризували методами рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (РФЕС) та дериватографії. Було визначено, що під час термічного розширення коінтеркальованих сполук графіту відбувається вбудова атомів нітрогену та сульфуру в графенові площини частинок ТРГ. Показано, що таким методом можна одержувати ТРГ, допований гетероатомами сульфуру (0.2–0.5 % ат.) переважно у сульфітних та сульфатних групах та нітрогену (0.6–1.2 % ат.) переважно у пірольному та четвертинному хімічних станах, вміст яких можна регулювати, змінюючи співвідношення сульфатної та нітратної кислот в інтеркалюючих сумішах. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-08-19 Article Article https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/901 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 3 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 413-422 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 3 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 413-422 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 3 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 413-422 2518-1238 2079-1704 Copyright (c) 2026 Yu.V. Hrebelna, S.V. Zhuravskyi , M.I. Terets, O.M. Ignatenko, N.V. Siharova, K.O. Ivanenko, M.T. Kartel, Yu.I. Sementsov https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | графіт сполуки інтеркалювання графіту коінтеркаляція терморозширений графіт допування гетероатомами рентгенівська фотоелектронна спектроскопія дериватографія Hrebelna, Yu.V. Zhuravskyi , S.V. Terets, M.I. Ignatenko, O.M. Siharova, N.V. Ivanenko , K.O. Kartel, M.T. Sementsov, Yu.I. Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру |
| title | Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру |
| title_alt | Expanded graphite doped with nitrogen and sulfur heteroatoms |
| title_full | Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру |
| title_fullStr | Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру |
| title_full_unstemmed | Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру |
| title_short | Терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру |
| title_sort | терморозширений графіт, допований гетероатомами нітрогену та сульфуру |
| topic | графіт сполуки інтеркалювання графіту коінтеркаляція терморозширений графіт допування гетероатомами рентгенівська фотоелектронна спектроскопія дериватографія |
| topic_facet | graphite graphite intercalation compounds co-intercalation expanded graphite heteroatom doping X-ray photoelectron spectroscopy derivatography графіт сполуки інтеркалювання графіту коінтеркаляція терморозширений графіт допування гетероатомами рентгенівська фотоелектронна спектроскопія дериватографія |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/901 |
| work_keys_str_mv | AT hrebelnayuv expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT zhuravskyisv expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT teretsmi expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT ignatenkoom expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT siharovanv expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT ivanenkoko expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT kartelmt expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT sementsovyui expandedgraphitedopedwithnitrogenandsulfurheteroatoms AT hrebelnayuv termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru AT zhuravskyisv termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru AT teretsmi termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru AT ignatenkoom termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru AT siharovanv termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru AT ivanenkoko termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru AT kartelmt termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru AT sementsovyui termorozširenijgrafítdopovanijgeteroatomaminítrogenutasulʹfuru |