Получение турбостратного графена из пластиковых отходов

С момента открытия двумерной гексагональной аллотропной модификации углерода – графена углеродные материалы и их производные привлекают все более пристальное внимание исследователей всего мира благодаря своим уникальным электрическим, оптическим и механическим свойствам. Структура и свойства таких наноматериалов представляют интерес для многих практических приложений, например, в электронике, строительстве, космической промышленности. С другой стороны, в последние годы все острее становится проблема утилизации пластиковых отходов. Накопление таких отходов в некоторых регионах мира уже носит характер экологической катастрофы. В статье представлены результаты исследования углеродных порошков, полученных из пластиковых отходов (ПО) полиэтилентерефталата (РЕТ) и полипропилена (РР). В работе предложена методика термообработки и последующего СВЧ-воздействия, которая позволяет получать турбостратный графен из ПО. Показано, что СВЧ-воздействие влияет на структуру образцов РЕТ и повышает электропроводность материалов, полученных из ПО РР

1. Vieira, O., Riberio, S. R., Diaz de Tuesta, J. L. (2022). A systematic literature review on the conversion of plastic wastes into valuable 2D graphene-based materials. Chemical Engineering Journal. V. 428. P. 131399.

2. Tiwari, S., Sahoo S Wang, N., Huczko, A. (2020). Graphene research and their outputs: Status and prospect. Journal of Science: Advanced Materials and Devices. V. 5. No 1. Pp. 10–29.

3. Pandey, S., Karakoti, M., Surana, K. (2021). Graphene nanosheets derived from plastic waste for the application of DSSCsand supercapacitors Scientific Reports. 11. Р. 3916.

4. Zhuo, C., Levendis, Y.A. (2014). Upcycling waste plastics into carbon nanomaterials: a review. J. Appl. Polym. Sci. 131 (4).

5. Luong, D. X., Bets, K. V., Algozeeb, W. A. (2020). Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis. Nature. V. 577. No 7792. Pp. 647–651.

6. Wyss, K. M., Chen, W., Beckham, J. L. (2022). Holey and wrinkled flash graphene from mixed plastic waste. ACS nano. V. 16. No 5. Pp. 7804–7815.

7. Advincula, P.A., Luong, D.X., Chen, W. (2021). Flash graphene from rubber waste. Carbon. V. 178. Pp. 649–656.

8. Algozeeb, W.A., Savas, P.E., Luong, D.X. (2020). Flash graphene from plastic waste ACS nano. V. 14. No 11, pp. 15595–15604.

9. Cui, L., Wang, X., Chen, N. (2017). Trash to treasure: converting plastic waste into a useful graphene foil Nanoscale. V. 26. No 5. Pp. 9089–9094.

10. Прокопьев, А. Р. Воздействие тепловой и СВЧ-обработки на свойства аморфных алмазоподобных пленок, полученных осаждением в плазме метана / А. Р. Прокопьев, Е. П. Неустроев // Вестник Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова. – 2022. – №. 2. – С. 41–46.

11. Бабаев, В. Г. Успехи в синтезе и исследовании свойств карбина-третьей аллотропной модификации углерода / В. Г. Бабаев, М. Б. Гусева, Н. Ф. Савченко // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2005. – № 6. – С. 100–104.

12. Гребенюк, Г. С. Интеркалирование графена на карбиде кремния кобальтом / Г. С. Гребенюк, Е. Ю. Лобанова, Д. А. Смирнов // Физика твердого тела. – 2019. – Т. 61. – №. 7. – С. 1374–1384.

13. Бабаев, А. А. Оптические и электрические свойства оксида графена / А. А. Бабаев, М. Е. Зобов, Д. Ю. Корнилов // Оптика и спектроскопия. – 2018. – Т. 125. – №. 6 – С. 820.

14. Образцов, А. Н. Автоэлектронная эмиссия в графитоподобных пленках / А. Н. Образцов, И. Ю. Павловский, А. П. Волков // Журнал технической физики. – 2001. – Т. 71. – № 11. – С. 89–95.

15. Ferrari, A. C., Meyer, J. C., Scardaci, V. (2006). Raman spectrum of graphene and graphene layers. Physical review letters. V. 97. No18. P. 187401.

16. Ferrari A. C., Basko D. M. (2013). Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene. Nature nanotechnology. V. 8. No 4. Pp. 235–246.

17. Beams R., Cançado L. G., Novotny L. (2015). Raman characterization of defects and dopants in graphene. Journal of Physics: Condensed Matter. V. 27. No 8. P. 083002.

18. Nair R. R., Blake P., Grigorenko, A. N. (2008). Fine structure constant defines visual transparency of graphene. Science. V. 320. No. 5881. P. 1308.

19. Sheka, E. F., Golubev, Y. A., Popova, N. A. (2020). Graphene domain signature of Raman spectra of sp2 amorphous carbons. Nanomaterials. V. 10. No. 10, p. 2021

20. Ferrari A. C., Robertson J. (2004). Raman spectroscopy of amorphous, nanostructured, diamond–like carbon, and nanodiamond. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 362. No. 1824. Pp . 2477–2512.

21. Acik, M., Lee, G., Mattevi, C. (2011). The role of oxygen during thermal reduction of graphene oxide studied by infrared absorption spectroscopy. The Journal of Physical Chemistry. V. 115. No 40, Pp. 19761–19781.