Синтез и исследование смешанного биметаллического слоистого карбида (Cr,V)C

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлен синтез слоистого сложного карбида состава (Cr,V)C с применением реакционного искрового плазменного спекания (ИПС) и гидротермального кислотного травления. Методами РЭМ и ПЭМ проведено детальное исследование макро- и наноструктуры на каждом этапе синтеза. Подтверждено наличие характерных особенностей образования двумерного карбида в виде частиц и фрагментов мультислойной структуры на макро- и наноуровне. С применением ЭДС и РФА исследован элементный и фазовый состав образцов, в результате установлено, что исходная ожидаемая MAX-фаза Cr2VAlC2 в составе образца, полученного ИПС, отсутствует. При этом обнаружена фаза смешанного биметаллического карбида (Cr,V)C на всех стадиях синтеза, для которого параметры кристаллической решетки, включая объем элементарной ячейки, значительно изменяются после кислотного травления. Очевидные изменения в объемной и кристаллической структуре (Cr,V)C соответствуют образованию двумерных наночастиц в составе синтезированного материала. Исследование магнитных характеристик показало, что все образцы обладают магнитным гистерезисом с относительно низкими показателями коэрцитивной силы и величины соотношения остаточной намагниченности к намагниченности насыщения. Низкотемпературные измерения показали незначительное увеличение магнитного момента при понижении температуры для образца, полученного в условиях реакционного ИПС до кислотного травления в HF, без существенного изменения в магнитном поведении образцов.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. К. Папынов

Дальневосточный федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток

А. В. Огнев

Дальневосточный федеральный университет; Сахалинский государственный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток; Южно-Сахалинск

М. С. Гурин

Дальневосточный федеральный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток

Н. П. Иванов

Дальневосточный федеральный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток

О. О. Шичалин

Дальневосточный федеральный университет; Сахалинский государственный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток; Южно-Сахалинск

А. О. Лембиков

Дальневосточный федеральный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток

М. И. Собиров

Дальневосточный федеральный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток

К. А. Рогачев

Дальневосточный федеральный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток

А. Ю. Самардак

Дальневосточный федеральный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток

А. С. Самардак

Дальневосточный федеральный университет; Сахалинский государственный университет

Email: papynov@mail.ru
Россия, Владивосток; Южно-Сахалинск

Список литературы

  1. Cao Y., Xing G., Lin H. et al. // iScience. 2020. V. 23. № 10. P. 101614. https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101614
  2. Zhang Q., Zhang Z., Li C. et al. // Chip. 2023. V. 2. № 4. P. 1. https://doi.org/10.1016/j.chip.2023.100059
  3. Zhao H., Yun J., Li Z. et al. // Mater. Sci. Eng. R Reports. 2024. V. 161. P. 100873. https://doi.org/10.1016/j.mser.2024.100873
  4. Telegin A.V., Namsaraev Z.Z., Bessonov V.D. et al. // Mod. Electron. Mater. 2024. V. 10. № 1. P. 51. https://doi.org/10.3897/j.moem.10.1.130290
  5. Samardak A.Y., Sobirov M.I., Rogachev K.A. et al. // Small. 2024. V. 2401270. P. 1. https://doi.org/10.1002/smll.202401270
  6. Lv L., Zhang P., Yang X. et al. // Surfaces and Interfaces. 2024. V. 44. № September 2023. P. 103678. https://doi.org/10.1016/j.surfin.2023.103678
  7. Ahmadi B., Montazer M.N., Bozorg A. et al. // MXenes synthesis and characterization, in: MXenes as Surface-Active Adv. Mater., Elsevier. 2024, P. 33–61. https://doi.org/10.1016/B978-0-443-13589-7.00022-5
  8. Simonenko E.P., Mokrushin A.S., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. P. 1. https://doi.org/10.1134/S0036023624601703
  9. Alam M.S., Chowdhury M.A., Khandaker T. et al. // RSC Adv. 2024. V. 14. № 37. P. 26995. https://doi.org/10.1039/D4RA03714F
  10. Shichalin O.O., Ivanov N.P., Seroshtan A.I. et al. // Ceram. Int. 2024. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.10.161
  11. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 5. P. 705. https://doi.org/10.1134/S0036023622050187
  12. Simonenko N.P., Glukhova O.E., Plugin I.A. et al. // Chemosensors 2023. V. 11. № 1. P. 1. https://doi.org/10.3390/chemosensors11010007
  13. Ateş S., Süzer I., Erol A.M. et al. // ITU J. Metall. Mater. Eng. 2024. P. 16.
  14. Simonenko E.P., Simonenko N.P., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 11. P. 1838. https://doi.org/10.1134/S0036023622601222
  15. Mokrushin A.S., Nagornov I.A., Averin A.A. et al. // Chemosensors. 2023. V. 11. P. 142. https://doi.org/10.3390/chemosensors11020142
  16. Simonenko E.P., Mokrushin A.S., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. P. 1. https://doi.org/10.1134/S0036023624600850
  17. Simonenko E.P., Mokrushin A.S., Nagornov I.A. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2024. https://doi.org/10.1134/S0036023624601727
  18. He J., Frauenheim T. // J. Phys. Chem. Lett. 2020. V. 11. № 15. P. 6219. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02007
  19. Yadav A., Agarwal S., Khan S. // 2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes) in Water Treatment, 2024. https://doi.org/10.1007/978-981-99-8010-9_5
  20. Si C., Zhou J., Sun Z. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. № 31. P. 17510. https://doi.org/10.1021/acsami.5b05401
  21. He J., Lyu P., Sun L.Z. et al. // J. Mater. Chem. 2016. V. 4. № 27. P. 6500. https://doi.org/10.1039/c6tc01287f
  22. He J., Frauenheim T. // J. Phys. Chem. Lett. 2020. V. 11. № 15. P. 6219. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02007
  23. Gutierrez-Ojeda S.J., Ponce-Pérez R., Guerrero-Sánchez J. et al. // Graphene 2D Mater. 2024. V. 9. № 1–2. P. 47. https://doi.org/10.1007/s41127-023-00068-0
  24. Zou X., Liu H., Xu H. et al. // Mater. Today Energy. 2021. V. 20. P. 100668. https://doi.org/10.1016/j.mtener.2021.100668
  25. Akinola O., Chakraborty I., Celio H. et al. // J. Mater. Res. 2021. V. 36. № 10. P. 1980. https://doi.org/10.1557/s43578-021-00258-7

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. РЭМ-изображения структуры образца, полученного ИПС: А, Б, В – локальные области увеличенного масштаба.

Скачать (804KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ПЭМ-изображения структуры образца, полученного ИПС: А, Б – локальные области увеличенного масштаба.

Скачать (532KB)
Метаданные
4. Рис. 3. РЭМ-изображения структуры образца после кислотного травления: А, Б, В – локальные области увеличенного масштаба.

Скачать (724KB)
Метаданные
5. Рис. 4. ПЭМ-изображения структуры образца после кислотного травления: А, Б – локальные области увеличенного масштаба.

Скачать (616KB)
Метаданные
6. Рис. 5. ЭДС-анализ поверхности образцов до (а) и после кислотного травления (б).

Скачать (374KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Экспериментальный и модельный профили рентгеновской дифракции для образца, полученного ИПС.

Скачать (221KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Экспериментальный и модельный профили рентгеновской дифракции для образца слоистого сложного карбида хрома-ванадия.

Скачать (193KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Петли магнитного гистерезиса исследованных образцов (а) (на врезке представлена петля для образца двумерных наночастиц состава (Cr,V)C) и нормированные петли (б).

Скачать (158KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Петли магнитного гистерезиса для образцов до кислотного травления (а) и после (б) (слоистый сложный карбид состава (Cr,V)C). Красной линией обозначены петли магнитного гистерезиса, полученные при комнатной температуре, синей – при температуре 100 K.

Скачать (145KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Кривые охлаждения в нулевом поле ZFC (а) и в поле FC (б) для всех образцов.

Скачать (167KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025