alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2016.03-04.004alternative-276Research ArticleВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКАHYDROGEN ECONOMYКОМПОЗИТЫ ВОССТАНОВЛЕННОГО ОКСИДА ГРАФИТА С НАНОЧАСТИЦАМИ НИКЕЛЯREDUCED GRAPHITE OXIDE COMPOSITES WITH NICKEL NANOPARTICLESАрбузовА. А.ArbuzovA. A.

канд. хим. наук, научный сотрудник ИПХФ РАН

Ph.D. (chemistry), researcher of Institute of Problems of Chemical Physics of RAS. 

arbuzov@icp.ac.ruМожжухинС. А.MozhzhukhinS. A.

 

аспирант Ивановского государственного университета, инженер ИПХФ РАН

 

graduate student of Ivanovo State University, engineer of Institute of Problems of Chemical Physics of RAS.

mozhuhin@icp.ac.ruСонВ. Б.SonV. B.

аспирант, инже-нер-исследователь ИПХФ РАН.

graduate student, research engineer of Institute of Problems of Chemical Physics of RAS.

arbuzov@icp.ac.ruТарасовБ. П.TarasovB. P.

канд. хим. наук, зав. лаб. ИПХФ РАН. 

Ph.D. (chemistry), Head of Laboratory of Institute of Problems of Chemical Physics of RAS.

arbuzov@icp.ac.ruИнститут проблем химической физики РАН пр. Акад. Семенова, д. 1, Черноголовка, Московская обл., 142432, РоссияРоссияInstitute of Problems of Chemical Physics of RAS 1 Acad. Semenov ave., Chernogolovka, Moscow reg., 142432, RussiaRussian FederationИвановский государственный университет ул. Ермака, д. 39, Иваново, 153025, Россия Институт проблем химической физики РАН пр. Акад. Семенова, д. 1, Черноголовка, Московская обл., 142432, РоссияРоссияInstitute of Problems of Chemical Physics of RAS 1 Acad. Semenov ave., Chernogolovka, Moscow reg., 142432, Russia Ivanovo State University 39 Ermak str., Ivanovo, 153025, RussiaRussian Federation20162204201603-45060Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20162016Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/276

Приведены результаты исследования особенностей формирования никельсодержащих композитов на основе восстановленного оксида графита различными методами. Показано, что размер частиц Ni и равномерность их распределения зависят от метода получения композита. Разработанный метод позволяет создавать композиты, содержащие наночастицы Ni размером от 8 до 15 нм, равномерно распределенные на поверхности восстановленного оксида графита.

The results of studies of the formation of nickel-based composites of reduced graphite oxide by various methods are presented. It is shown that the particle size of the Ni and the uniformity of their distribution are strongly dependent on the method of preparation of the composite. The developed method allows the creation of composites, containing Ni nanoparticles ranging in size from 8 to 15 nm, which are uniformly distributed on the surface of reduced graphite oxide.

оксид графитаграфеноподобный материалникельникельсодержащий композитgraphite oxidegraphene-like materialnickelnickel-based compositeReferencesТарасов Б.П., Гольдшлегер Н.Ф. Сорбция водо-рода углеродными наноструктурами // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2002. № 3. C. 20–38.Tarasov B.P., Goldshleger N.F. Sorbciâ vodoroda uglerodnymi nanostrukturami. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2002, no. 3, pp. 20–38 (in Russ.).Tarasov B.P., Maehlen J.P., Lototsky M.V., Muradyan V.E., Yartys V.A. Hydrogen sorption properties of arc generated single-wall carbon nanotubes // Journal of Alloys and Compounds. 2003. Vol. 356–357. P. 510–514.Tarasov B.P., Maehlen J.P., Lototsky M.V., Muradyan V.E., Yartys V.A. Hydrogen sorption properties of arc generated single-wall carbon nanotubes. Journal of Alloys and Compounds, 2003, vol. 356–357, pp. 510– 514 (in Eng.).Тарасов Б.П., Мурадян В.Е., Володин А.А. Синтез, свойства и примеры использования углеродных наноматериалов // Известия АН, Cерия химическая. 2011. № 7. С. 1237–1249.Tarasov B.P., Muradyan V.E., Volodin A.A. Sin-tez, svojstva i primery ispolʹzovaniâ uglerodnyh nanomaterialov. Izvestiâ AN, Ceriâ himičeskaâ, 2011, no. 7, pp. 1237–1249 (in Russ.).Лукашев Р.В., Клямкин С.Н., Тарасов Б.П. Получение и свойства водород-аккумулирующих композитов в системе MgH2–C // Неорганические материалы. 2006. Т. 42, № 7. С. 803–810.Lukashev R.V., Klyamkin S.N., Tarasov B.P. Polučenie i svojstva vodorod-akkumuliruûŝih kompozitov v sisteme MgH2–C. Neorganičeskie materialy, 2006, vol. 42, no. 7, pp. 803–810 (in Russ.).Tarasov B.P. Metal-hydride accumulators and generators of hydrogen for feeding fuel cells // International Journal of Hydrogen Energy. 2011. V. 36, No. 1. P. 1196–1199.Tarasov B.P. Metal-hydride accumulators and generators of hydrogen for feeding fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy, 2011, vol. 36, no. 1, pp. 1196–1199 (in Eng.).Володин А.А., Герасимова Е.В., Тарасов Б.П. Электроды на основе Pt и углеродных нановолокон // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2009. № 1. С. 140– 143.Volodin A.A., Gerasimova E.V., Tarasov B.P. Èlektrody na osnove Pt i uglerodnyh nanovolokon. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2009, no. 1, pp. 140–143 (in Russ.).Герасимова Е.В., Тарасов Б.П. Платина на углеродных носителях – катализатор процессов в низкотемпературных топливных элементах // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2009. № 8. С. 25–37.Gerasimova E.V., Tarasov B.P. Platina na uglerodnyh nositelâh – katalizator processov v nizkotemperaturnyh toplivnyh èlementah. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2009, no. 8, pp. 25–37 (in Russ.).Кущ С.Д., Куюнко Н.С., Тарасов Б.П. Приготовление катализаторов гидрирования на основе наночастиц платины, нанесенных на углеродные наноматериалы // Кинетика и катализ. 2009. Т. 50, № 6. С. 895–898.Kusch S.D., Kuyunko N.S., Tarasov B.P. Prigotovlenie katalizatorov gidrirovaniâ na osnove nanočastic pla-tiny, nanesennyh na uglerodnye nanomaterialy. Kinetika i kataliz, 2009, vol. 50, no. 6, pp. 895–898 (in Russ.).Кущ С.Д., Куюнко Н.С., Мурадян В.Е., Коршунова Л.А., Дремова Н.Н., Тарасов Б.П. Наночастицы платины, закрепленные на восстановленном оксиде графита, как катализаторы гидрирования // Между-народный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2012. № 8. С. 71–76.Kusch S.D., Kuyunko N.S., Muradyan V.E., Korshunova L.A., Dremova N.N., Tarasov B.P. Nanočasticy platiny, zakreplennye na vosstanovlennom okside grafita, kak katalizatory gidrirovaniâ. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2012, no. 8, pp. 71–76 (in Russ.).Кущ С.Д., Куюнко Н.С., Мурадян В.Е., Тарасов Б.П. Получение катализаторов гидрирования совместным восстановлением оксида графита и платины (IV) // Журнал физической химии. 2013. Т. 87, № 11. С. 1824–1830.Kusch S.D., Kuyunko N.S., Muradyan V.E., Tarasov B.P. Polučenie katalizatorov gidrirovaniâ sovmestnym vosstanovleniem oksida grafita i platiny (IV). Žurnal fizičeskoj himii, 2013, vol. 87, no. 11, pp. 1824– 1830 (in Russ.).Neto A.H.C., Guinea F., Peres N.M.R., et al. The electronic properties of graphene // Reviews of Modern Physics. 2009. Vol. 81. P. 109–162.Neto A.H.C., Guinea F., Peres N.M.R., et al. The electronic properties of graphene. Reviews of Modern Physics, 2009, vol. 81, pp. 109–162 (in Russ.).Wang D.W., Li F., Wu Z.S., et al. Electrochemical interfacial capacitance in multilayer graphenesheets: Dependence on number of stacking layers // Electrochemistry Communications. 2009. Vol. 11. P. 1729–1732.Wang D.W., Li F., Wu Z.S., et al. Electrochemical interfacial capacitance in multilayer graphenesheets: De-pendence on number of stacking layers. Electrochemistry Communications, 2009, vol. 11, pp. 1729–1732 (in Russ.).Balandin A.A., Ghosh S., Bao W., et al. Superior thermal conductivity of single-layer graphene // Nano Letters. 2008. Vol. l8. P. 902–907.Balandin A.A., Ghosh S., Bao W., et al. Superior thermal conductivity of single-layer graphene. Nano Letters, 2008, vol. l8, pp. 902–907 (in Eng.).Navalon S., Dhakshinamoorthy A., Alvaro M., Garcia H. Metal nanoparticles supported on two-dimensional graphenes as heterogeneous catalysts // Coordination Chemistry Reviews. 2016 (in print).Navalon S., Dhakshinamoorthy A., Alvaro M., Garcia H. Metal nanoparticles supported on two-dimensional graphenes as heterogeneous catalysts. Coordination Chemistry Reviews, 2016 (in print) (in Eng.).Julkapli N.M., Bagheri S. Graphene supported heterogeneous catalysts: An overview // International Journal of Hydrogen Energy. 2015. Vol. 40. P. 948–979.Julkapli N.M., Bagheri S. Graphene supported heterogeneous catalysts: An overview. International Journal of Hydrogen Energy, 2015, vol. 40, pp. 948–979 (in Eng.).Soo L.T., Loh K.Sh., Mohamad A.B., et al. An overview of the electrochemical performance of modified graphene used as an electrocatalyst and as a catalyst support in fuel cells // Applied Catalysis A: General. 2015. Vol. 497. P. 198–210.Soo L.T., Loh K.Sh., Mohamad A.B., et al. An overview of the electrochemical performance of modified gra-phene used as an electrocatalyst and as a catalyst support in fuel cells. Applied Catalysis A: General, 2015, vol. 497, pp. 198–210 (in Eng.).Li Q., Mahmood N., Zhu J., Hou Y., Sun Sh. Graphene and its composites with nanoparticles for electrochemical energy applications // Nano Today. 2014. Vol. 9. P. 668–683.Li Q., Mahmood N., Zhu J., Hou Y., Sun Sh. Graphene and its composites with nanoparticles for electrochemical energy applications. Nano Today, 2014, vol. 9. pp. 668–683 (in Eng.).Antolini E. Graphene as a new carbon support for low-temperature fuel cell catalysts // Applied Catalysis B: Environmental. 2012. Vol. 123–124. P. 52–68.Antolini E. Graphene as a new carbon support for low-temperature fuel cell catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 2012, vol.123–124, pp. 52–68 (in Eng.).Tan Ch., Huang X., Zhang H. Synthesis and applications of graphene-based noble metal nanostructures // Materials Today. 2013. Vol. 16. P. 29–36.Tan Ch., Huang X., Zhang H. Synthesis and applications of graphene-based noble metal nanostructures. Materials Today, 2013, vol.16, pp. 29–36 (in Eng.).Bai H., Li Ch., Shi G. Functional composite materials based on chemically converted graphene // Advanced Materials. 2011. Vol. 23. P. 1089–1115.Bai H., Li Ch., Shi G. Functional composite materials based on chemically converted graphene. Advanced Materials, 2011, vol. 23, pp. 1089–1115 (in Eng.).Tjong S.Ch. Recent progress in the development and properties of novel metal matrix nanocomposites reinforced with carbon nanotubes and graphene nano-sheets // Materials Science and Engineering R. 2013. Vol. 74. P. 281–350.Tjong S.Ch. Recent progress in the development and properties of novel metal matrix nanocomposites rein-forced with carbon nanotubes and graphene nano-sheets. Materials Science and Engineering R, 2013, vol. 74, pp. 281–350 (in Eng.).Liu X., Han Y., Evans J.W., et al. Growth morphology and properties of metals on graphene // Progress in Surface Science. 2015. Vol. 90. P. 397–443.Liu X., Han Y., Evans J.W., et al. Growth morphology and properties of metals on graphene. Progress in Surface Science, 2015, vol. 90, pp. 397–443 (in Eng.).Albero J., Garcia H. Doped graphenes in catalysis // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2015. Vol. 408. P. 296–309.Albero J., Garcia H. Doped graphenes in catalysis. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 2015, vol. 408, pp. 296–309 (in Eng.).Кущ С.Д., Куюнко Н.С., Арбузов А.А., Бондаренко Г.В. Приготовление содержащих платину катализаторов гидрирования на термически восстановленном оксиде графита как носителе // Кинетика и катализ. 2015. Т. 56, № 6. С. 808–815.Kusch S.D., Kuyunko N.S., Arbuzov A.A., Bondarenko G.V. Prigotovlenie soderžaŝih platinu katalizatorov gidrirovaniâ na termičeski vosstanovlennom ok-side grafita kak nositele. Kinetika i kataliz, 2015, vol. 56, no. 6, pp. 808–815 (in Russ.).Патент 2551673 РФ МКИ C1. Палладийсодержащий катализатор гидрирования и способ его получения / Арбузов А.А., Клюев М.В., Калмыков П.А., Тарасов Б.П., Магдалинова Н.А., Мурадян В.Е. // Бюл. 2015. № 15.Arbuzov A.A., Klyuev M.V., Kalmykov P.A., Tarasov B.P., Magdalinova N.A., Muradyan V.E. Palladijsoderžaŝij katalizator gidrirovaniâ i sposob ego polučeniâ. Patent 2551673 RF MKI C1. Bul. 2015, no. 15 (in Russ.).Можжухин С.А., Арбузов А.А., Тарасов Б.П. Влияние добавок восстановленного оксида графита и никеля на процесс обратимого гидрирования магния // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). 2015. № 23. С. 33–36.Mozhzhuhin S.A., Arbuzov A.A., Tarasov B.P. Vliânie dobavok vosstanovlennogo oksida grafita i nikelâ na process obratimogo gidrirovaniâ magniâ. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2015, no. 23, pp. 33–36 (in Russ.).Akhavan O. The effect of heat treatment on formation of graphene thin films from graphene oxide nanosheets // Carbon. 2010. Vol. 48. P. 509–519.Akhavan O. The effect of heat treatment on formation of graphene thin films from graphene oxide na-no-sheets. Carbon, 2010, vol. 48, pp. 509–519 (in Eng.).Арбузов А.А., Мурадян В.Е., Тарасов Б.П., Соколов Е.А., Бабенко С.Д. Эпоксидные композиты с термически восстановленным оксидом графита и их свойства // Журнал физической химии. 2016. Т. 90, № 5. C. 665–669.Arbuzov A.A., Muradyan V.E., Tarasov B.P., Sokolov E.A., Babenko S.D. Èpoksidnye kompozity s termičeski vosstanovlennym oksidom grafita i ih svojstva. Žurnal fizičeskoj himii, 2016, vol. 90, no. 5, pp. 665–669 (in Russ.).Kim S.R., Parvez M.K., Chhowalla M. UV-reduction of graphene oxide and its application as an interfacial layer to reduce the back-transport reactions in dye-sensitized solar cells // Chemical Physics Letters. 2009. Vol. 483. P. 124–127.Kim S.R., Parvez M.K., Chhowalla M. UV-reduction of graphene oxide and its application as an interfacial layer to reduce the back-transport reactions in dye-sensitized solar cells. Chemical Physics Letters, 2009, vol. 483, pp. 124–127 (in Eng.).Смирнов В.А., Арбузов А.А., Шульга Ю.М. и др. Фотовосстановление оксида графита // Химия высоких энергий. 2011. Т. 45, № 1. С. 60–64.Smirnov V.A., Arbuzov A.A., Shulga Yu.M. et al. Fotovosstanovlenie oksida grafita. Himiâ vysokih ènergij, 2011, vol. 45, no. 1, pp. 60–64 (in Russ.).Stankovich S., Dikin D. A., Piner R.D., et al. Synthesis of graphenebased nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide // Carbon. 2007. Vol. 45. P. 1558–1565.Stankovich S., Dikin D. A., Piner R.D., et al. Synthesis of graphenebased nanosheets via chemical reduction of exfoliated graphite oxide. Carbon, 2007, vol. 45, pp. 1558–1565 (in Eng.).Арбузов А.А., Мурадян В.Е., Тарасов Б.П. Синтез графеноподобных материалов восстановлением оксида графита // Известия АН, Серия химическая. 2013. № 9. С. 1962–1966.Arbuzov A.A., Muradyan V.E., Tarasov B.P. Sin-tez grafenopodobnyh materialov vosstanovleniem oksida grafita. Izvestiâ AN, Seriâ himičeskaâ, 2013, no. 9, pp. 1962–1966 (in Russ.).Wang H., Robinson J.T., Diankov G., et al. Nanocrystal growth on graphene with various degrees of oxidation // Journal of American Chemical Society. 2010. Vol. 132. P. 3270–3271.Wang H., Robinson J.T., Diankov G., et al. Nanocrystal growth on graphene with various degrees of oxidation. Journal of American Chemical Society, 2010, vol. 132, pp. 3270–3271 (in Eng.).Мурадян В.Е., Романова В.С., Моравский А.П. и др. Никельсодержащий катализатор восстановительного дехлорирования полихлорароматических углеводородов на основе оксида графита // Известия АН, Серия химическая. 2000. № 6. C. 1023–1025.Muradyan V.E., Romanova V.S., Moravsky A.P. et al. Nikelʹsoderžaŝij katalizator vosstanovitelʹ-nogo dehlorirovaniâ polihloraromatičeskih uglevodorodov na osnove oksida grafita. Izvestiâ AN, Seriâ himičeskaâ, 2000, no. 6, pp. 1023–1025 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.