Влияние различных газовых сред в процессе микроволновой пиролизной карбонизации целлюлозы на свойства полученного активированного угля

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены сравнительные исследования характеристик высокомолекулярного органического вещества (хлопковый пух), подвергшегося пиролитической карбонизации в условиях высокоинтенсивного микроволнового излучения в различных газовых средах (N2, CO2, Ar). Использованные методы: определение адсорбционной активности по индикатору метиленовому синему, рентгенофлуоресцентный анализ, просвечивающая электронная микроскопия с микроанализом, рентгенофазовый анализ. Изготовлены электроды из углеродных материалов, полученных методом микроволновой карбонизации с использованием различных газов, и собраны симметричные ячейки по двухэлектродной схеме. Исследованы их электрохимические свойства с использованием методов циклической вольтамперометрии и гальваностатического заряд-разряда. Установлено, что наилучшими характеристиками обладают материалы, полученные с использованием газовой среды CO2.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Г. Дьячкова

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: sig74@mail.ru
Россия, Москва

Д. А. Золотов

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: sig74@mail.ru
Россия, Москва

А. С. Кумсков

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: sig74@mail.ru
Россия, Москва

И. С. Волчков

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: sig74@mail.ru
Россия, Москва

Е. В. Матвеев

Научно-исследовательский институт перспективных материалов и технологий

Email: sig74@mail.ru
Россия, Москва

В. В. Берестов

Научно-исследовательский институт перспективных материалов и технологий

Email: sig74@mail.ru
Россия, Москва

В. Е. Асадчиков

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: sig74@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Савельева Ю.Р., Кряжов А.Н., Богомолов М.С. и др. // Химия растительного сырья. 2003. № 4. С. 61.
  2. Yakout S., El-Deen G.S. // Arab. J. Chem. 2016. V. 9. P. 1155. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2011.12.002
  3. Kosheleva R.I., Mitropoulos A.C., Kyzas G.Z. // Environ. Chem. Lett. 2019. V. 17. P. 429. https://doi.org/10.1007/s10311-018-0817-5
  4. Yahya M.A., Al-Qodah Z., Ngah C.W.Z. // Renew. Sust. Energ. Rev. 2015. V. 46. P. 218. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.02.051
  5. Асадчиков В.Е., Дьячкова И.Г., Золотов Д.А. и др. // Кристаллография. 2022. Т. 67. № 4. С. 597. https://doi.org/10.31857/S002347612204004X
  6. Дьячкова И.Г., Золотов Д.А., Кумсков А.С. и др. // Успехи физ. наук. 2023. T. 193. № 12. C. 1325. https://doi.org/10.3367/UFNr.2023.02.039323
  7. Villota E.M., Lei H., Qian M. et al. // ACS Sustainable Chem. Eng. 2018. V. 6. № 1. P. 1318. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b03669
  8. Gopinath A., Kadirvelu K. // Environ. Chem. Lett. 2018. V. 16. P. 1137. https://doi.org/10.1007/s10311-018-0740-9
  9. ГОСТ 4453-74 “Уголь активный осветляющий древесный порошкообразный: технические условия”: Государственный стандарт Союза ССР: дата введения 01.01.1976. М.: Издательство стандартов, 1993. 21 с.
  10. Асадчиков В.Е., Бузмаков А.В., Дымшиц Ю.М. и др. Установка для топо-томографических исследований образцов. Пат. № 2674584 (Россия). 2018.
  11. Gates-Rector S., Blanton T. // Powder Diffr. 2019. V. 34. № 4. P. 352. https://doi.org/10.1017/S0885715619000812
  12. Ardizzone S., Fregonara G., Trasatti S. // Electrochim. Acta. 1990. V. 35. № 1. P. 263. https://doi.org/10.1016/0013-4686(90)85068-X
  13. Bartelmess J., Giordani S. // Beilstein J. Nanotechnol 2014. V. 5. № 1. P. 1980. https://doi.org/10.3762/bjnano.5.207
  14. Zeiger M., Jäckel N., Mochalin V.N., Presser V. // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. № 9. P. 3172. https://doi.org/10.1039/c5ta08295a
  15. Дьячкова И.Г., Золотов Д.А., Кумсков А.С. и др. // ЖТФ. 2024. T. 94. № 6. C. 871. https://doi.org/10.61011/JTF.2024.06.58128.266-23
  16. Trucano P., Chen R. // Nature. 1975. V. 258. P. 136. https://doi.org/10.1038/258136a0
  17. Kratschmer W., Lamb L., Fostiropoulos K., Huffman D. // Nature. 1990. V. 347. P. 354. https://doi.org/10.1038/347354a0
  18. Rao G.N., Sastry V.S., Premila M. et al. // Powder Diffr. 1996. V. 11. № 1. P. 5. https://doi.org/10.1017/S0885715600008782
  19. Самонин В.В., Никонова В.Ю., Ким А.Н., Грун Н.А. // Изв. СПбГТИ (ТУ). 2010. № 8. С. 77.
  20. Березкин В.И., Викторовский И.В., Вуль А.Я. и др. // Физика и техника полупроводников. 2003. Т. 37. № 7. С. 802.
  21. Fayos J. // J. Solid State Chem. 1999. V. 148. № 2. P. 278. https://doi.org/10.1006/jssc.1999.8448
  22. Correia S.F., Fu L., Dias L.M. et al. // Nanoscale Adv. 2023. V. 5. № 13. P. 3428. https://doi.org/10.1039/d3na00136a

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. ПЭМ-изображение образца, карбонизированного в среде СО2: а – общий вид частицы с включениями, область проведения элементного картирования (рис. 2а), б – аморфная частица с большим увеличением, в – углеродные луковичные (фуллереноподобные) частицы, г – многостенные углеродные нанотрубки.

Скачать (978KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Карта распределения элементов (а) и энергодисперсионный рентгеновский спектр (б) образца, карбонизированного в среде СО2.

Скачать (164KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Светлопольное ПРЭМ-изображение образца, карбонизированного в среде N2: а – общий вид частицы с включениями, область проведения элементного картирования (рис. 4а), б – общий вид нанолуковиц, в – луковичная структура углерода (высокое разрешение).

Скачать (404KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Карта распределения элементов (а) и энергодисперсионный рентгеновский спектр (б) образца, карбонизированного в среде N2.

Скачать (147KB)
Метаданные
6. Рис. 5. ПЭМ-изображение образца, карбонизированного в среде Ar: а – общий вид частицы с включениями, область проведения элементного картирования (рис. 6а), б – аморфная частица с высоким разрешением.

Скачать (500KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Карта распределения элементов (а) и энергодисперсионный рентгеновский спектр (б) образца, карбонизированного в среде Ar.

Скачать (140KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Рентгенофлуоресцентные спектры исследуемых образцов в газовых средах: 1 – СО2, 2 – N2, 3 – Ar. Пики Ar (воздух) и Fe (коллиматор) – аппаратные.

Скачать (122KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Дифрактограммы исследуемых образцов в газовых средах: 1 – N2, 2 – СО2, 3 – Ar и штрихграммы соответствующих фаз.

Скачать (177KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Зависимости удельной емкости от скорости развертки при ЦВА (а) и от удельного тока при ГЗР (б) для электродов, полученных с использованием различных газовых сред.

Скачать (121KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Результаты исследования методом Тразатти.

Скачать (65KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Диаграмма Рейгона.

Скачать (74KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024