Composite films of single-walled carbon nanotubes with strong oxidized graphene: characterization with spectroscopy, microscopy, conductivity measurements (5–291 K) and computer modeling

Анотація

Гібридизація вуглецевих нанотрубок (1D структури) з гра-феном або його похідними (2D структури) призводить до утворення 3D наноструктур, які мають покращені електричні, механічні та термічні властивості у порівнянні з компонентами, що відкриває широкий спектр їх практичного застосування. Гібриди одностінних вуглецевих нанотрубок (SWNT) з оксидом графена (GO), які приготовлені у водній суспензії, та плівки, що отримані вакуумною фільтрацією, досліджено із застосуванням УФ–ІЧ спектроскопії поглинання світла, скануючої електронної мікроскопії (СЕМ), комп’ютерного моделювання. Також виконано низькотемпературні вимірювання електропровідності плівок в інтервалі температур 5–291 К. Для приготування гібридів обрано SWNT з переважаючим вмістом напівпровідникових нанотрубок (до 95%) та оксиду графену з невеликим співвідношенням С:О (близько 1,3). СЕМ-аналіз зрізу композитних плівок GO-SWNT показав, що плівка складається з тонких шарів, які розташовані уздовж поверхні плівки з ламінарною, досить щільною упаковкою. Ми виявили спектроскопічний прояв взаємодії GO і SWNT у гібриді, оцінили енергію взаємодії між компонентами, виявили провідність у композитної плівці, хоча в плівці GO провідність практично не спостерігалася. Також було показано, що поведінка температурної залежності провідності в плівці SWNT та в композитній плівці різна. Зменшення провідності з пониженням температури вказує на те, що ця залежність аналогічна провідності, що спостерігається в напів-провідникових системах.