Методика термодесорбционного изучения состояний водорода в углеродных материалах и наноматериалах

Ю.С. Нечаев^†^а, Е.А. Денисов^‡^б, А.О. Черетаева^§^в, Н.А. Шурыгина^*^а, Е.К. Костикова^#^г, С.Ю. Давыдов^°^д
^аЦентральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина. Научный центр металловедения и физики материалов, ул. Радио, 23/9, стр. 2, Москва, 105005, Российская Федерация
^бСанкт-Петербургский государственный университет, Университетская набережная 7–9, Санкт-Петербург, 199034, Российская Федерация
^вТольяттинский государственный университет, Научно-исследовательский институт прогрессивных технологий, ул. Белорусская, 14б, корпус НИЧ, 3 этаж, каб. 308, Тольятти, 445020, Российская Федерация
^гИнститут прикладных математических исследований, Федеральный исследовательский центр Карельский научный центр Российской академии наук, ул. Пушкинская, 11, Петрозаводск, Республика Карелия, 185910, Российская Федерация
^дФизико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Политехническая ул. 26, Санкт-Петербург, 194021, Российская Федерация

Развита эффективная методика обработки, анализа и интерпретации термодесорбционных спектров (ТДС) водорода в углеродных материалах и наноматериалах, полученных с использованием одной скорости нагрева, позволяющая изучать различные состояния водорода и определять отвечающие им характеристики, в том числе константы скорости и энергии активации десорбционных процессов. Методика не менее информативна, но гораздо менее трудоёмка с экспериментальной точки зрения по сравнению с общепринятой (для определения таких характеристик) методикой Киссинджера, требующей использования нескольких скоростей нагрева и имеющей жёсткие границы применимости. Развитая методика основана на аппроксимации ТДС водорода гауссианами и обработке их пиков в приближении реакций первого и второго порядка. Методика включает в себя использование нестандартных критериев "правдоподобия" и/или "физичности" результатов, а также проверку и/или уточнение результатов методами численного моделирования, позволяющими аппроксимировать ТДС не гауссианами, а кривыми, отвечающими реакциям первого или второго порядка.

Ключевые слова: углеродные материалы и наноматериалы, методика десорбционного изучения состояний водорода, аппроксимация десорбционных спектров гауссианами и негауссианами, приближения реакций первого и второго порядка, характеристики десорбционных процессов
PACS: 61.46.−w, 61.48.−c, 68.43.−h, 89.30.−g (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2022.11.039274
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2023/9/e/
Web of Science

001112661900005
Scopus

2-s2.0-85182891510
ADS NASA

2023PhyU...66..936N
Цитата: Нечаев Ю С, Денисов Е А, Черетаева А О, Шурыгина Н А, Костикова Е К, Давыдов С Ю "Методика термодесорбционного изучения состояний водорода в углеродных материалах и наноматериалах" УФН 193 994–1000 (2023)

BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 4 марта 2022, доработана: 12 ноября 2022, одобрена в печать: 22 ноября 2022

English citation: Nechaev Yu S, Denisov E A, Cheretaeva A O, Shurygina N A, Kostikova E K, Davydov S Yu “Method of thermal desorption study of hydrogen states in carbon materials and nanomaterials” Phys. Usp. 66 936–942 (2023); DOI: 10.3367/UFNe.2022.11.039274

Список литературы (39) ↓ Похожие статьи (11)

Hou J et al Phys. Chem. Chem. Phys. 13 15384 (2011)
Tozzini V, Pellegrini V Phys. Chem. Chem. Phys. 15 80 (2013)
Tanabe T Физика плазмы 45 387 (2019); Tanabe T Plasma Phys. Rep. 45 300 (2019)
Atsumi H, Kondo Y Fusion Eng. Design 131 49 (2018)
Kissinger H E Anal. Chem. 29 1702 (1957)
Wei F-G, Enomoto M, Tsuzaki K Comput. Mater. Sci. 51 322 (2012)
Drexler A et al Int. J. Hydrogen Energy 46 39590 (2021)
Legrand E et al Int. J. Hydrogen Energy 40 2871 (2015)
Ebihara K et al ISIJ Int. 49 1907 (2009)
Нечаев Ю С УФН 176 581 (2006); Nechaev Yu S Phys. Usp. 49 563 (2006)
Nechaev Yu S, Veziroglu T N Int. J. Phys. Sci. 10 (2) 54 (2015)
Nechaev Yu S et al Int. J. Hydrogen Energy 45 25030 (2020)
Нечаев Ю С и др Изв. РАН. Сер. физ. 85 918 (2021); Nechaev Yu S et al Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 85 701 (2021)
Заика Ю В, Костикова Е К, Нечаев Ю С ЖТФ 91 222 (2021); Zaika Yu V, Kostikova E K, Nechaev Yu S Tech. Phys. 66 210 (2021)
Nechaev Yu S et al Fullerenes Nanotubes Carbon Nanostruct. 28 2147 (2020)
Nechaev Yu S et al J. Nucl. Mater. 535 152162 (2020)
Нечаев Ю С и др Письма в ЖЭТФ 114 372 (2021); Nechaev Yu S et al JETP Lett. 114 337 (2021)
Нечаев Ю С и др Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования (2) 64 (2022); Nechaev Yu S et al J. Surf. Invest. X-ray, Synchrotron Neutron Tech. 16 145 (2022)
Nechaev Yu S et al Fullerenes Nanotubes Carbon Nanostruct. 30 211 (2022)
Nechaev Yu S et al Key Eng. Mater. 910 559 (2022)
Nechaev Yu S et al J. Carbon Res. C 8 (1) 6 (2022)
Zhao X et al J. Chem. Phys. 124 194704 (2006)
Habenschaden E, Küppers J Surf. Sci. Lett. 138 L147 (1984)
Денисов E A, Компаниец Т Н ЖТФ 71 (2) 111 (2001); Denisov E A, Kompaniets T N Tech. Phys. 46 240 (2001)
Zecho T et al J. Chem. Phys. 117 8486 (2002)
Zecho T, Güttler A, Küppers J Carbon 42 609 (2004)
Hornekær L et al Phys. Rev. Lett. 96 156104 (2006)
Hornekær L et al Phys. Rev. Lett. 97 186102 (2006)
Rajasekaran S et al Phys. Rev. Lett. 111 085503 (2013)
Sofo J O, Chaudhari A S, Barber G D Phys. Rev. B 75 153401 (2007)
Elias D C et al Science 323 610 (2009)
Sudan P et al Carbon 41 2377 (2003)
Nayyar I et al J. Carbon Res. 6 1 (2020)
Park C et al J. Phys. Chem. B 103 10572 (1999)
Baker R T K Encyclopedia of Materials: Science and Technology (Amsterdam: Elsevier, 2005)
Башкин И О и др Письма в ЖЭТФ 79 280 (2004); Bashkin I O et al JETP Lett. 79 226 (2004)
Sun Y et al Sci. Adv. 7 eabg3983 (2021)
Lee S-Y et al Processes 10 304 (2022)
Нечаев Ю С и др Кинетика и катализ 63 526 (2022); Nechaev Yu S et al Kinet. Catal. 63 449 (2022)