Morfologia i właściwości adsorpcyjne mezoporowatych węgli z nanocząstkami srebra

Z powodzeniem zsyntezowano, metodą miękkiego odwzorowania, mezoporowate węgle zwierające nanocząstki srebra wykorzystując rezorcynol i formaldehyd, jako prekursory węglowe, oraz kopolimer trójblokowy Lutrol F127 (EO101PO56EO101), jako miękką matrycę. Nanocząstki srebra o wymiarach ok. 90 nm, w dwóch różnych ilościach (10% wag. i 20% wag.) wprowadzono do matrycy węglowej. Ostateczne kompozytowe materiały węglowo-srebrowe charakteryzowały się dużą powierzchnią właściwą (ok. 650 m2/g) oraz dużą całkowitą objętością porów (ok. 0,55 cm3/g), w której udział objętości mezoporów wynosił ok. 70%. Funkcje rozkładu objętości porów wykazały obecność mikro-porów o wymiarach ok. 2 nm i mezoporów o wymiarach ok. 6 nm. Zdjęcia ze skaningowej mokroskopii elektronowej wskazały heterogeniczność wymiarów nanocząstek srebra zawartych w strukturze węglowej kompozytów węglowo-srebrowych. Stwierdzono występowanie zarówno pojedynczych, jak i zaglomerowanych nanocząstek srebra o różnych kształtach i wymiarach od 50 nm do kilkuset nanometrów. Wykazano, że dobrze rozwinięta struktura porowata kompozytowych materiałów węglowych z osadzonymi w nich nanocząstkami srebra stwarza realną możliwość ich wykorzystania w wielu procesach katalitycznych i adsorpcyjnych, ze szczególnym uwzględnieniem procesów uzdatniania wody.

Soft-templated mesoporous carbons were successfully synthesized in the presence of silver nanoparticles, using resorcinol and formaldehyde as carbon precursors and triblock copolymer Lutrol F127 (EO101PO56EO101) as a soft template. Two different loadings of ~90 nm silver nanoparticles (10 wt. % and 20 wt. %) were introduced into the carbon framework. The final carbon-silver composite materials exhibited a high surface area (~650 m2/g) and a large total pore volume (~0.55 cm3/g), where mesoporosity accounts for about 70% of the total pore volume. Pore size distribution curves confirm the presence of micropores (~2.0 nm) and mesopores (~6.0 nm). SEM images indicate heterogeneous dispersion of nanoparticles of silver in the carbon structure of carbon-silver composites. The occurrence was detected of differently shaped single and aggregated silver nanoparticles varying in size from ~50 nm to several hundred nanometers. The well-developed porous structure with embedded silver nanoparticles substantiates the applicability of these composite carbon-silver materials in many catalytic and adsorption processes as well as water purification processes.