Otrzymywanie i właściwości uporządkowanych mezoporowatych węgli z nanocząstkami metali i tlenków metali

Uporządkowane, mezoporowate węgle z dodatkiem nanocząstek metali i tlenków metali, w ostatnich latach cieszą się znacznym zainteresowaniem z uwagi na ich wyjątkowe właściwości - głównie adsorpcyjne i katalityczne. Zasadniczym celem tej pracy było omówienie metod otrzymywania mezoporowatych, uporządkowanych węgli z dodatkiem nanocząstek metali i tlenków metali, opis najważniejszych fizykochemicznych właściwości tych materiałów, ze szczególnym zwróceniem uwagi na właściwości adsorpcyjne oraz prezentacja możliwych zastosowań tych materiałów. Wśród wielu metod syntezy uporządkowanych, mezoporowatych węgli metody twardego i miękkiego odwzorowania odgrywają ważną rolę. Dodawanie nanocząstek metali i tlenków metali może odbywać się na etapie syntezy mezoporowatych węgli albo w procesie tzw. obróbki posyntezowej (czyli po zakończeniu procesu otrzymywania węgli). Zarówno metoda miękkiego jak i twardego odwzorowania prowadzi do otrzymywania mezoporowatych kompozytów węglowo-metalicznych o bardzo dobrych właściwościach adsorpcyjnych i katalitycznych wynikających z ich parametrów strukturalnych, tj. dużej powierzchni właściwej i dużej całkowitej objętości porów, głównie mezoporów. Okazuje się również, że materiały te mogą zawierać dużą procentową wagowo ilość metalu lub jego tlenku. Ważna jest też duża trwałość termiczna i chemiczna tych materiałów. W pracy omówiono niektóre propozycje ciekawszych zastosowań uporządkowanych, mezoporowatych materiałów z nanocząstkami metali i tlenków. Biorąc to pod uwagę skłonni jesteśmy przypuszczać, że materiały te w najbliższej przyszłości znajdą szerokie zastosowanie, także na skalę przemysłową.

Ordered mesoporous carbons prepared with metal and metal oxide nanoparticles attract a lot of attention in the recent years because of their unique properties, mainly in relation to adsorption and catalysis. The main objective of this work is a critical review of the methods of preparation of mesoporous carbons with metal and metal oxide nanoparticles, description of the main physicochemical properties of these materials with special emphasis on their adsorption properties, and presentation of their potential applications. Among numerous methods of the synthesis of ordered mesoporous carbons, the hard and soft templating methods play an important role. Addition of metal and metal oxide nanoparticles or salts can be performed during synthesis of mesoporous carbons or after synthesis (as post-synthesis treatment). Both, hard and soft templating methods, are effective for the preparation of ordered mesoporous carbon-metal/metal oxide composites having very good adsorption and catalytic properties because of high surface area, large pore volume, mainly mesopores. These methods allow for incorporation of high percentage of metal and metal oxide nanoparticles. Also, their thermal and chemical stability is good. This review provides also information about interesting potential applications of ordered mesoporous carbons with metal and metal oxide nanoparticles. Taking into account their unique properties, it is expected that these materials will find commercial applications in near future.