- Tytuł:
-
Mikro-mezoporowate węgle: otrzymywanie, właściwości, zastosowanie
Micro-mesoporous Carbons: Synthesis, Properties, Application - Autorzy:
- Choma, J.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/297102.pdf
- Data publikacji:
- 2013
- Wydawca:
- Politechnika Częstochowska. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
- Tematy:
-
mezoporowate węgle
synteza
aktywacja
właściwości
struktura porowata
zastosowanie
mesoporous carbons
synthesis
activation
properties
porous structure
application - Opis:
-
Mezoporowate materiały węglowe są szeroko stosowane w życiu codziennym i w przemyśle dlatego, że charakteryzują się bardzo dużą powierzchnią właściwą i objętością porów, a także wyjątkowymi fizykochemicznymi właściwościami ze szczególnym uwzględnieniem właściwości adsorpcyjnych. Prezentowana praca jest poświęcona przeglądowi literatury dotyczącej nowych metod syntezy, charakterystyki i zastosowania mezoporowatych materiałów węglowych. Jednym z głównych celów tej pracy jest omówienie syntezy mezoporowatych węgli metodą twardego odwzorowania z wykorzystaniem uporządkowanych mezoporowatych krzemionek, koloidalnej krzemionki i koloidalnych kryształów krzemionkowych. Szczególną uwagę poświęcono metodzie, w której wykorzystano monolity krzemionkowe otrzymane w wyniku sprasowania nanocząstek koloidalnej krzemionki, które następnie impregnowano roztworem kwasu szczawiowego, (katalizatorem reakcji polimeryzacji), rezorcynolem i formaldehydem (prekursorami węglowymi). Następnie prekursory węglowe polimeryzowano i karbonizowano oraz ostatecznie wytrawiano stałą matrycę krzemionkową, otrzymując mezoporowaty węgiel o jednorodnych porach odpowiadających wymiarom koloidalnej krzemionki. Mezoporowate węgle poddawano też aktywacji za pomocą KOH, rozwijając ich mikroporowatość. Innym ważnym zagadnieniem, które rozważano w tym artykule, była synteza mezoporowatych węgli metodą miękkiego odwzorowania z wykorzystaniem termoutwardzalnych polimerów (np. żywicy fenolowej), jako prekursorów węglowych, w obecności blokowych kopolimerów - jako miękkich matryc. Metoda miękkiego odwzorowania jest prostą i efektywną metodą, pozwalającą na kontrolowanie mezoporowatej struktury węgli, np. pH mieszaniny reakcyjnej wpływa na średni wymiar porów otrzymywanego węgla. Opisano sposoby rozwijania mikroporowatości mezoporowatych węgli za pomocą dodawania podczas syntezy tetraetoksysilanu (TEOS) i wytrawiania powstałej z niego krzemionki lub aktywacji mezoporowatych węgli za pomocą KOH. W pracy zaprezentowano też opisane w literaturze sposoby zastosowania uporządkowanych mezoporowatych węgli do oczyszczania wody z barwników, fenolu i innych organicznych zanieczyszczeń. Opisano także inne próby zastosowania tych węgli, np. w bateriach litowo-węglowych, jako materiały do produkcji elektrod, do otrzymywania materiałów o supermagnetycznych właściwościach do adsorpcji dużych cząsteczek organicznych, jako materiał elektrodowy w superkondensatorach, jako adsorbent do usuwania jonów metali ciężkich z wody, niebezpiecznych anionów i toksycznych związków organicznych, jako nośnik katalizatorów oraz jako adsorbent do przechowywania wodoru.
Mesoporous carbonaceous materials are widely used in everyday life and industry because they possess very high surface area, pore volume and unique physicochemical properties, including adsorption characteristics. This article presents a survey of literature devoted to new methods of synthesis, characterization and application of mesoporous carbonaceous materials. One of major topics reviewed in this work is the synthesis of ordered mesoporous carbons (OMCs) with help of ordered mesoporous silicas (OMSs), colloidal silica and colloidal silica crystals as hard templates. A special emphasis was placed on the method, which employs monolithic siliceous templates obtained by pressing colloidal silica followed by their impregnation with oxalic acid (catalyst), resorcinol and formaldehyde (carbon precursors), polymerization of carbon precursors, carbonization and template removal. Since the pore volumes for the mesoporous carbon monoliths studied are quite large (4.26 and 3.25 cm3/g), the film-type replication occurred; note that in the case of a complete filling of pores with carbon (having the true density of 2.1 g/cm3) the pore volume of the inverse carbon replica should not exceed 1.36 cm3/g. This method affords carbons with uniform spherical mesopores as well as carbon composites with inorganic nanoparticles (e.g., silver), which after additional activation (e.g., with KOH) lead to micro and mesoporous carbons of superior structural characteristics. Another important topic reviewed in this article is the synthesis of mesoporous carbons from thermosetting polymers (e.g., phenolic resins) used as carbon precursors in the presence of block copolymers used as soft templates. This new synthesis strategy affords mesoporous carbons in the form of monoliths, fibers and films and permits to scale up this process. Soft-templating is a simple and effective method for controlling the mesoporous structure of carbons; for instance, pH of the synthesis mixture influences the average pore size of the resulting carbons. The initial synthesis conditions, basic or acidic, affect the average pore size (which is about 4 or 8 nm, respectively) as well as the cross-linking and thickness of pore walls that determine chemical, mechanical, and thermal stability of the resulting carbons. Tetraethyl orthosilicate was introduced to the system in order to develop microporosity. After silica dissolution the expected increase in microporosity was observed; interestingly, the mesoporosity was also improved. Post-synthesis activation with KOH at 973 K was proposed as an alternative approach to develop additional microporosity. The treatment resulted in the increased microporosity; however, this time the mesoporosity significantly decreased. Both methods were effective and led to the formation of additional microporosity. This paper presents an overview of recent literature on the application of ordered mesoporous carbons for water treatment involving the removal of dyes, phenols and other organic pollutants. - Źródło:
-
Inżynieria i Ochrona Środowiska; 2013, 16, 2; 163-178
1505-3695
2391-7253 - Pojawia się w:
- Inżynieria i Ochrona Środowiska
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł