Влияние плотности энергии лазерного излучения на свойства графеновых квантовых точек

Авторы

  • Евгения В. Селиверстова Buketov Karaganda University
  • Профессор Ибраев Н.Х. Карагандинский университет им. академика Е.А. Букетова
  • Эльмира Ж. Алихайдарова Карагандинский университет им. академика Е.А. Букетова

DOI:

https://doi.org/10.31489/2022No2/30-34

Ключевые слова:

оксид графена, графеновые точки, абляция, структура, оптические свойства

Аннотация

Изучены структурные и оптические свойства точек на основе оксида графена (GО), полученных при абляции лазерным излучением с различной плотностью энергии. Показано, что после лазерной абляции средний латеральный размер листов GO уменьшается с 1280 – 1900 нм до 230±95 nm и 110±42 нм для образцов, приготовленных при плотности энергии лазерного излучения E~15 и 21 Дж/см2, соответственно. Данные Раман-спектроскопии показали, что после абляции отношение ID/IG уменьшилось с 1,04 до 0,97, что свидетельствует о росте числа sp2-гибридизированных доменов в GO после аблирования. Изменение мощности практически не влияет на изменение его функционализации, а также упорядоченность sp2-доменов внутри листа GO. Оптическая плотность дисперсий GO и интенсивность их флуоресценции зависят от условий аблирования. Для неаблированных дисперсий наряду с полосой люминесценции около 450 нм в спектре появляется дополнительная полоса с максимумом около 600 нм. После абляции распределение частиц становится более равномерным, о чем свидетельствует как изменение формы полосы люминесценции GO, так и постоянство времени жизни флуоресценции при регистрации на разных длинах волн.

Биографии авторов

Евгения В. Селиверстова, Buketov Karaganda University

PhD, Senior Research Fellow, Institute of Molecular Nanophotonics, E.A. Buketov Karaganda University, the Republic of Kazakhstan; Scopus Author ID:  35323255400, ORCID ID: 0000-0002-9507-8825; genia_sv@mail.ru

Профессор Ибраев Н.Х., Карагандинский университет им. академика Е.А. Букетова

Doctor of phys.-math. sciences, Professor, Director of the Institute of Molecular Nanophotonics, E.A. Buketov Karaganda University, the Republic of Kazakhstan; Scopus Author ID: 9333698600, ORCID ID: 0000-0002-5156-5015; niazibrayev@mail.ru

Эльмира Ж. Алихайдарова, Карагандинский университет им. академика Е.А. Букетова

Master (Scie.), Junior Research FellowPhD student, Institute of Molecular Nanophotonics, E.A. Buketov Karaganda University, the Republic of Kazakhstan; Scopus Author ID: 57218136924, ORCID ID: 0000-0003-3024-8237

Библиографические ссылки

Kim H.J., Bang I.C., Onoe J. Characteristic stability of bare Au-water nanofluids fabricated by pulsed laser ablation in liquids, Opt. Lasers Eng. 2009, Vol. 47, pp. 532–8.

Ganeev R.A, Baba M., Ryasnyansky A.I., Suzuki M., Kuroda H. Characterization of optical and nonlinear optical properties ofsilver nanoparticles prepared by laser ablation in various liquids. Opt. Commun. 2004, Vol. 240, pp. 437–48.

Moniri S., Ghoranneviss M., Hantehzadeh M.R., Asadabad M.A. Synthesis and optical characterization of copper nanoparticlesprepared by laser ablation, Bull. Mat. Sci. 2017, Vol. 40, pp. 37–43.

Atiaf K.J., Abbas Q.A. Synthesis of graphene oxide nanoparticles by laser ablation system. Iraqi J. Sci. 2020, Vol. 61(9), pp. 2241–2250.

Dell’Aglio M., Gaudiuso R., De Pascale O., De Giacomo A. Mechanisms and processes of pulsed laser ablation in liquids duringnanoparticle production. Appl. Surf. Sci. 2015, Vol. 348, pp. 4–9.

Amendola V., Meneghetti M. Laser ablation synthesis in solution and size manipulation of noble metal nanoparticles. Phys.Chem. Chem. Phys. 2009, Vol. 11, pp. 3805–3821.

Kim S., Hwang S.W., Kim M., Shin D.Y., Shin D.H. Anomalous behaviors of visible luminescence from graphene quantum dots: interplay between size and shape. ACS Nano, 2012, Vol. 6, pp. 8203–8208.

Lin T.N., Chih K.H., Yuan C.T., Shen J.L., Lince C.A.J., Liud W.R. Laser-ablation production of graphene oxide nanostructures: from ribbons to quantum dots. Nanoscale, 2015. Vol. 7, pp. 2708–2715.

Seliverstova E., Ibrayev N., Menshova E. Modification of structure and optical properties of graphene oxide dots, prepared by laser ablation method. Fullerenes, Nanotubes, Carbon Nanostruct., 2022, Vol. 30( 1), pp.119-125.

Seliverstova E., Ibrayev N., Menshova E., Alikhaidarova E. Laser modification of structure and optical properties of N-doped graphene oxide. Mater. Res. Express, 2021, Vol. 8(11), pp. 115601(1-5).

Zhu S., Song Y., Zhao X., Shao J., Zhang J., Yang B. The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): current state and future perspective. Nano Res., 2015, No. 2, pp. 355–381.

Ganash E.A., Al-Jabarti G.A., Altuwirqi R.M. The synthesis of carbon-based nanomaterials by pulsed laser ablation in water. Mater. Res. Express, 2019, No. 1, pp. P. 015002 (1–10).

Hoffman J., Chrzanowska J., Kucharski S., Moscicki T., Mihailescu I.N., Ristoscu C., Szymanski Z. The effect of laser wavelength on the ablation rate of carbon. Appl. Phys. A, 2014, Vol. 117, pp. 395–400.

Hoffman J. The effect of recoil pressure in the ablation of polycrystalline graphite by a nanosecond laser pulse. J. Phys. D: Appl. Phys., 2015, Vol. 48, pp. 235201 (1–8).

Ibrayev N.Kh., Dzhanabekova R.Kh., Amanzholova G.S. Spectral and luminescent properties of carbon quantum dots functionalized with N- and S-contaning groups. Euras. Phys. Tech. J., 2021, Vol. 18, No.2(36), pp. 12-17.

Wang D.H., Choi D.W., Li J., Yang Z.G., Nie Z.M., Kou R. Self-assembled TiO2-graphene hybrid nanostructures for enhanced Li-Ion insertion, ACS Nano, 2009, Vol. 3, pp. 907–914.

Wang X., Zhi L., Muellen K. Transparent, conductive graphene electrodes for dye-sensitized solar cells, Nano Lett., 2008, Vol. 8, pp. 323–327.

Ng Y.H., Lightcap I.V., Goodwin K., Matsumura M., Kamat P.V. To what extent do graphene scaffolds improve the photovoltaic and photocatalytic response of TiO2 nanostructured films. J. Phys. Chem. Lett., 2010, Vol. 15, pp. 2222–2227.

Li Q., Guo B.D., Yu J.G., Ran J.R., Zhang B.H., Yan H.J., Gong J.R. Highly efficient visible-light-driven photocatalytic hydrogen production of CdS-cluster-decorated graphene nanosheets. J. Am. Chem. Soc., 2011, Vol. 133, pp. 10878–10884.

Ozer L.Y., Garlisi C., Oladipo H., Pagliaro M., Sharief S.A., Yusuf A., Almheiri S., Palmisano G. Inorganic semiconductors-graphene composites in photo(electro)catalysis: synthetic strategies, interaction mechanisms and applications. J. Photochem. Photobiol. C, 2007, Vol. 33, pp. 132–164.

Zhang Z., Wang C., Zakaria R., Ying Y. Role of particle size in nanocrystalline TiO2–based photocatalysts. J. Phys. Chem.: B, 1998, Vol. 102, pp. 10871–10878.

Dubey P.K., Tripathi P., Tiwari R.S., Sinha A.S.K., Srivastava O.N. Synthesis of reduced graphene oxide-TiO2 nanoparticle composite systems and its application in hydrogen production. Int. J. Hydrogen Energ., 2014, Vol. 39, pp. 16282–16292.

Thakur K., Kandasubramanian B. Graphene and graphene oxide-based composites for removal of organic pollutants: a review. J. Chem. Engineer. Data, 2019, Vol. 64(3), pp. 833-867.

Zhumabekov A.Zh., Ibrayev N.Kh., Seliverstova E.V. Investigation of photocatalytic activity of TiO2–GO nanocomposite. Euras. Phys. Tech. J., 2019, Vol. 16, No. 1, pp. 42–46.

Jorio A., Dresselhans M., Saito R., Dresselhaus G.F. Raman spectroscopy in graphene related systems. Verlag: Wiley-VCH, 2011, 356 p.

Parker С. Photoluminescence of solutions. Mir, 1972, 510 p. [In Russian]

Загрузки

Опубликован

2022-07-15

Как цитировать

Селиверстова E. V., Ибраев N. K., & Алихайдарова E. Z. (2022). Влияние плотности энергии лазерного излучения на свойства графеновых квантовых точек. Eurasian Physical Technical Journal, 19(2(40), 30–34. https://doi.org/10.31489/2022No2/30-34

Выпуск

Раздел

Материаловедение