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Thermal stability studies of plasma deposited hydrogenated carbon nitride nanostructures

  • Thermally stable carbon nitride nanostructures have potential applications in surface coatings and automotive fields. In this work, hydrogenated nitrogen-rich carbon nitride nanoparticles have been synthesised via low-pressure low-power plasma vapour deposition technique from methane/Nitrogen gas mixture in a dry process. Thermal stability of the initially prepared hydrogenated carbon Nitride structures has been analysed by near-edge X-ray absorption fine-structure spectroscopy (NEXAFS, insitu), Raman spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy and nuclear reaction Analysis (NRA). Thermal studies reveal the excellent stability of the material and nitrogen-rich characteristics (N/C ratio 0.5e0.2 ± 0.01). The obtained results suggest transformation of sp3-rich as-deposited carbon Nitride into sp2-carbon phase with more graphitic features upon thermal annealing. Such in-situ thermal studies of plasma deposited carbon nitrides confirm the conversion of sp3-rich phase toThermally stable carbon nitride nanostructures have potential applications in surface coatings and automotive fields. In this work, hydrogenated nitrogen-rich carbon nitride nanoparticles have been synthesised via low-pressure low-power plasma vapour deposition technique from methane/Nitrogen gas mixture in a dry process. Thermal stability of the initially prepared hydrogenated carbon Nitride structures has been analysed by near-edge X-ray absorption fine-structure spectroscopy (NEXAFS, insitu), Raman spectroscopy, scanning and transmission electron microscopy and nuclear reaction Analysis (NRA). Thermal studies reveal the excellent stability of the material and nitrogen-rich characteristics (N/C ratio 0.5e0.2 ± 0.01). The obtained results suggest transformation of sp3-rich as-deposited carbon Nitride into sp2-carbon phase with more graphitic features upon thermal annealing. Such in-situ thermal studies of plasma deposited carbon nitrides confirm the conversion of sp3-rich phase to sp2-rich carbon phase at the critical temperature (about 450 K), without a huge loss in nitrogen content. The analysis revealed that the material is a stable plasma deposit after this critical temperature up to >1100 K. Additionally, super hydrophilic carbon nitride nanostructure transforms into a hydrophobic surface after thermal annealing. These thermally stable hydrophobic carbon nitride nanoparticles could be used as a promising material for the hydrophobic coatings for various applications, especially for harsh conditions.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:E. Kovacevic, T. Strunskus, N. M. Santhosh, Z. Zavasnik, Wolfgang UngerORCiD, T. Sauvage, M.-R. Ammar, U. Cvelbar, J. Berndt
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Carbon
Jahr der Erstveröffentlichung:2021
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier Ltd.
Jahrgang/Band:184
Erste Seite:82
Letzte Seite:90
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Carbon nanoparticles; Hydrogenated nanostructures; NEXAFS; Plasma deposition; Thermal annealing
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Nano
DOI:10.1016/j.carbon.2021.08.008
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-536163
ISSN:0008-6223
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY-NC-ND - Namensnennung - Nicht kommerziell - Keine Bearbeitungen 4.0 International
Datum der Freischaltung:27.10.2021
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:27.10.2021
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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