УДК 537.874; 537.624
ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ
ГРАФЕНОСОДЕРЖАЩЕГО ШУНГИТА ПО ДАННЫМ РЕНТГЕНОСПЕКТРАЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА
И.
В. Антонец 1, Е. А. Голубев 2, В. Г. Шавров 3,
В. И. Щеглов 3
1 Сыктывкарский
государственный университет имени Питирима Сорокина,
167001, Сыктывкар, Октябрьский пр-т, 55
2 Институт геологии Коми НЦ Уро РАН,
167982, Сыктывкар, ул. Первомайская, 54
3 Институт
радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН,
125009, Москва, ул. Моховая, 11-7
Статья поступила в
редакцию 26 марта 2019 г.
Аннотация. Рассмотрена возможность исследования
структурных свойств графеносодержащего шунгита на основе анализа элементных
карт, полученных методом рентгеноспектрального анализа. Для получения данных о
структуре распределения углерода предложено использовать профиль почернения
карты, снятый по одной прямой линии. Получены профили распределения углерода и
кварца как соединения кремния и кислорода. Установлена взаимная дополнительность
профилей для углерода и кварца, не зависящая от координаты. Выполнен
гармонический анализа распределения углерода и кварца по координате для
профиля длиной 30 мкм. На основе полученных спектров выявлены два характерных
размера областей скопления углерода и кварца, по обеим составляющим равные 9,2
мкм и 2,1-2,7 мкм. Для более точного установления размеров областей предложено
использовать относительные величины амплитуд по каждой гармонике в отдельности.
Отмечено, что распределение областей по размеру носит вероятностный характер.
Найдены вероятностные суммы углерода и кварца. Показано, что главную роль в
распределении углерода и кварца играют гармоники, соответствующие размерам
областей 15,0, 7,5 и 5,0 мкм. Для интерпретации полученных результатов
предложена модель периодической пространственной структуры шунгита, обратная
предложенной ранее модели «песок с жидкостью». Выполнен анализ
пространственного распределения углерода и кварца в одной элементарной ячейке
предложенной структуры. Показано, что в пересчете на объемное распределение
углерод составляет 17,6 % от общего объема исследованного образца, что хорошо
согласуется с удельной концентрацией углерода, полученной методом
кулонометрического титрования, равной 17,0%. На основе полученных результатов
предложены рекомендации для более успешного применения метода гармонического
анализа карт рентгеновской спектроскопии в задаче исследования пространственной
структуры шунгита.
Ключевые слова: углерод, шунгит, электрическая
проводимость.
Abstract. The possibility of
structure properties investigation of graphene-contained shungite by using the
element-cards which is founded by x-ray-spectrum analysis is investigated. For
the founding of data about carbon space distribution it is proposed to use the
blacking profile of card received along one straight line. It is found the
profiles of carbon and quarts distribution where quarts is combination of
silicon and oxygen. It is established the mutual addition of carbon and quarts
profiles which has independence from frequency. It is executed the harmonic
analysis of carbon distribution along the coordinate which length is equal to
30 micrometers. On the basis of obtained spectrum it is found two character
dimensions of carbon and quarts regional congestions by both ingredients are
equal to 9,2 micrometers and 2,1-2,7 micrometers. For more precise
determination of regions it is proposed to use the relative values of
amplitudes by all harmonics each separately. It is established that the distribution
of regions by dimensions has probable character. It is found the sum probabilities
of carbon and quarts. It is shown that the main role in carbon and quarts
distribution plays the harmonics which correspond to region dimension equal to
15,0, 7,5 and 5,0 micrometers. For the interpretation of obtained results it is
proposed the model of periodical space structure of shungite which is opposite
to earlier proposed model «sand with liquid». It is made the analysis of
spatial distribution of carbon and quarts in unique elementary cell of proposed
structure. It is shown that by volume distribution the carbon forms 17,6% from
complete of investigated sample volume. This value is in good correspondence
with specific concentration of carbon which is founded by coulomb-metric
titration method which is equal to 17%. On the basis of obtained results it is
proposed the recommendations fore more successful of harmonic analysis method
of x-ray spectroscopy cards to the task of spatial structure of shungite investigation.
Key words: carbon, shungite, electrical
conductivity.
Для цитирования:
И. В. Антонец, Е. А. Голубев, В. Г. Шавров, В. И. Щеглов. Исследование структурных и электрических
свойств графеносодержащего шунгита по данным рентгеноспектрального элементного
анализа. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 4. Режим доступа:
http://jre.cplire.ru/jre/apr19/1/text.pdf
DOI
10.30898/1684-1719.2019.4.1