Том 7, №2, 2015
РусскийEnglish

НАНОСИСТЕМЫ



ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И АТОМНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГИДРИРОВАНИЯ-ДЕГИДРИРОВАНИЯ ГРАФЕНОВЫХ СТРУКТУР

Нечаев Ю.С., Филиппова В.П.


Институт металловедения и физики металлов им. Г. В. Курдюмова Государственного научного центра РФ ЦНИИЧермет им. И. П. Бардина, http://www.chermet.net/imfm.htm
105005 Москва, Российская Федерация
yuri1939@inbox.ru, varia.filippova@yandex.ru)

Поступила в редакцию 14.09.2015


Представлены результаты изучения методами термодинамического анализа ряда наиболее цитируемых экспериментальных и теоретических данных – характеристик термостабильности гидрированных мембранных и эпитаксиальных графенов, а также атомных механизмов процессов их гидрирования и дегидрирования. Показано несоответствие некоторых теоретических данных для графана с результатами термодинамической «поверки». Рассмотрены лимитирующие стадии и атомные механизмы процессов хемосорбции атомарного водорода мембранными и эпитаксиальными графенами (в связи с проблемой эффективного и безопасного хранения водорода в экоавтомобилях с топливными элементами).
Ключевые слова:графеновые незакрепленные мембраны, графаны, эпитаксиальные графены, гидрирование и дегидрирование, атомные механизмы, характеристики термостабильности, проблема хранения водорода в экоавтомобилях с топливными элементами

УДК: 541.67:541.142

Библиография – 21 ссылка

РЭНСИТ, 2015, 7(2):145-152 DOI: 10.17725/rensit.2015.07.145

ЛИТЕРАТУРА
  • Sofo JO, Chaudhari AS, Barber GD. Graphane: A Two-Dimensional Hydrocarbon. Phys. Rev. B., 2007, 75(15), Article ID: 153401.
  • Elias DC, Nair RR, Mohiuddin TMG, Morozov SV, Blake P, Halsall MP, Ferrari AC, Boukhvalov DW, Katsnelson MI, Geim AK, Novoselov KS. Control of graphene's properties by reversible hydrogenation: evidence for graphane. Science, 2009, 323(5914):610-626.
  • Опенов Л.А., Подливаев А.И. Термическая десорбция водорода из графана. Письма в ЖТФ. 2010, 36(1):69-75.
  • Dzhurakhalov AA, Peeters FM. Structure and Energetics of Hydrogen Chemisorbed on a Single Graphene Layer to Produce Graphane. Carbon, 2011, 49:3258-3266.
  • Hu S, Lozada-Hidalgo M, Wang FC, Geim AK. Condensed Matter. Materials Science, 2014. arXiv:1410.8724 [cond-at.mtrl-sci].
  • Nechaev YuS. Carbon Nanomaterials, Relevance to the Hydrogen Storage Problem. J. Nano Res. 2010, 12:1-44.
  • Nechaev YuS, Veziroglu TN. On Thermodynamic Stability of Hydrogenated Graphene Layers, Relevance to the Hydrogen On-Board Storage.The Open Fuel Cells Journal, 2013, 6:21-39.
  • Nechaev YuS, Veziroglu TN. Thermodynamic Aspects of the Graphene/Graphane/Hydrogen Systems: Relevance to the Hydrogen On-Board Storage Problem. Advances in Materials Physics and Chemistry, 2013, 3(5):255-280.
  • Nechaev YuS, Yürüm A, Tekin A, Yavuz NK, Yürüm Yu, Veziroglu TN. Fundamental Open Questions on Engineering of “Super” Hydrogen Sorption in Graphite Nanofibers: Relevance for Clean Energy Applications. American Journal of Analytical Chemistry, 2014, 5(16):1151-1165.
  • Pimenova SM, Melkhanova SV, Kolesov VP, Lobach AS. The enthalpy of formation and CH bond enthalpy of hydrofullerene C60H36. J. Phys. Chem. B., 2002, 106(9):2127-2130.
  • Bauschlicher (Jr.) CW, So CR. High coverages of hydrogen on (10,0), (9,0), and (5,5) carbon nanotubes. Nano Lett., 2002, 2(4):337-341.
  • Wojtaszek M, Tombros N, Garreta A, Van Loosdrecht PHM, Van Wees BJ. A road to hydrogenating graphene by a reactive ion etching plasma. J. Appl. Phys., 2011, 110(6):063715.
  • Castellanos-Gomez A, Wojtaszek M, Tombros N, van Wees BJ. Reversible hydrogenation and bandgap opening of graphene and graphite surfaces probed by scanning tunneling spectroscopy. Small, 2012, 8(10):1607-1613.
  • Bocquet FC, Bisson R, Themlin J-M, Layet JM, Angot T. Reversible hydrogenation of deuterium-intercalated quasi-free-standing graphene on SiC(0001). Physical Review. B. Condensed Matter and Materials Physics, 2012, 85(20), Article ID: 201401.
  • Luo Z, Yu T, Kim K-J, Ni Z, You Y, Lim S, Shen Z, Wang S, Lin J. Thickness-Dependent Reversible Hydrogenation of Graphene Layers. ACS Nano, 2009, 3(7):1781-1788.
  • Hornekaer L, Šljivančanin Ž, Xu W, Otero R, Rauls E, Stensgaard I, LSgsgaard E, Hammer B, Besenbacher F. Metastable Structures and Recombination Pathways for Atomic Hydrogen on the Graphite (0001). Surface. Phys. Rev. Lett., 2006, 96:156104.
  • Watcharinyanon S, Virojanadara C, Osiecki JR, Zakharov AA, Yakimova R, Uhrberg RIG, Johansson LI. Hydrogen Intercalation of Graphene Grown on 6H-SiC(0001). Surface Science, 2011, 605(17-18):1662-1668.
  • Waqar Z, Klusek Z, Denisov E, Kompaniets T, Makarenko I, Titkov A, Saleem A. Effect of Atomic Hydrogen Sorption and Desorption on Topography and Electronic Properties of Pyrolytic Graphite. Electrochemical Society Proceedings, 2000, 16:254-265.
  • Gupta BK, Tiwari RS, Srivastava ON. Studies on Synthesis and Hydrogenation Behavior of Graphitic Nanofibers Prepared through Palladium Catalyst Assisted Thermal Cracking of Acetylene. J. Alloys Compd., 2004, 381:301-308.
  • Park C, Anderson PE, Chambers A, Tan CD, Hidalgo R, Rodriguez NM. Further Studies of the Interaction of Hydrogen with Graphite Nanofibers. J. Phys. Chem. B, 1999, 103:10572-10581.
  • Nechaev YuS, Veziroglu TN. Mechanism and Energetics of the Unique Spillover Effect. Manifestation, Relevance to the Efficient Hydrogen Storage in Graphite Nanofibers. International Journal of Chemistry, 2015, 7(2):207-212.


Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/188/7(2)-145-152.pdf