Влияние кислородсодержащих групп на колебательные спектры оксида графена

Abstract

Проведено исследование влияния кислородсодержащих групп на ИК-спектры поглощения оксида графена (ОГ) с помощью ИК-фурье-спектроскопии и квантово-механического моделирования. При моделировании были рассмотрены структуры ОГ с различными кислородсодержащими группами и определены характеристические полосы колебаний каждой из них. Эти данные были использованы при анализе экспериментальных ИК-спектров ОГ, полученных при комнатной и криогенной (6 К) температурах для двух образцов, которые отличались степенью окисления. Выполнено соотнесение спектральных полос в ИК-спектрах с колебаниями основных кислородсодержащих групп ОГ. Полученные результаты о характеристических колебаниях кислородсодержащих групп ОГ дают основание для использования ИК-спектроскопии для оценки степени окисления ОГ и относительного содержания кислородсодержащих групп в его структуре.

Проведено дослідження впливу кисневмісних груп на ІЧ-спектри поглинання оксиду графену (ОГ) за допомогою ІЧ-Фур’є-спектроскопії та квантово-механічного моделювання. При моделюванні були розглянуті структури ОГ з різними кисневмісними групами та визначені типові смуги коливань кожної з них. Ці дані були використані при аналізі експериментальних ІЧ-спектрів ОГ, одержаних при кімнатній і кріогенній (6 К) температурах для двох зразків, які відрізнялися ступенем окиснення. Виконано співвіднесення спектральних смуг в ІЧ-спектрах з коливаннями основних кисневмісних груп ОГ. Одержані результати про характеристичні коливання кисневмісних груп ОГ дають підставу для використання ІЧ-спектроскопії для оцінювання ступеня окиснення ОГ і відносного вмісту кисневмісних груп у його структурі.

The influence of oxygen-containing groups on the IR absorption spectra of graphene oxide (GO) is studied using the FT-IR spectroscopy and quantum-mechanical modelling. In the modelling, we determine the GO fragments with various oxygen-containing groups and identify the characteristic IR spectral bands of each group. These data are used to analyse the experimental IR spectra of GO obtained at room and cryogenic (6 K) temperatures for two samples, which are different in degree of oxidation. We assign the spectral bands in the IR spectra to vibrations of the main GO oxygen-containing groups. The determined characteristic vibrations of the GO oxygen-containing groups provide the basis for the use of IR spectroscopy to control the degree of the GO oxidation and the relative content of oxygen-containing groups in its structure.