Разработка новых эффективных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых материалов с варьируемыми свойствами, а также композитов на их основе

Проект направлен на разработку научных основ получения и химической модификации азот- и бор- замещенных графеновых материалов (ДГМ), а также подходов к их масштабируемой технологической реализации. Замена части атомов углерода на азот, бор и кремний в составе графеновых слоев позволит эффективно варьировать электронные свойства материала в целом, а также кислотно-основные свойства поверхности. Указанные подходы могут привести к целому ряду дополнительных эффектов при использовании материала в катализе, в качестве электродного в системах хранения энергии, а также, в случае стабилизации в матрице полимера, к получению функциональных композитов с уникальными радиофизическими свойствами. Реализация проекта включает стадии получения графеновых материалов с гетерозамещением атомами бора, азота кремния, их всесторонней характеризации современными физическими методами, химической модификации, при необходимости - регулярного декорирования поверхности оксидными или металлическими наночастицами, внедрения в матрицу полимера. Поставленная задача требует расширения известных экспериментальных подходов к получению гетерозамещенных графеновых структур, изучения их физических свойств и реакционной способности поверхности, их контролируемого изменения при варьировании количеств гетероатома, дополнительной функционализации, путей декорирования металлическими и оксидными частицами, а также способа введения в полимер. Последнее планируется осуществлять путем совместной полимеризации, сонохимической имплантацией в растворе и расплаве, а также при использовании углекислого газа в сверхкритическом состоянии. Полученные материалы на каждой стадии синтеза планируется характеризовать методами сканирующей и просвечивающей высокого разрешения электронной микроскопии, сканирующей зондовой микроскопии, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, термического анализа с масс-спектральной регистрацией продуктов, рамановской и мессбауэровской спектроскопии, измерением физических свойств и механических характеристик, тестированием в процессах восстановительной конверсии оксидов углерода.