Трехкомпонентный органо-неорганический темплат для синтеза микромезопористых сферических частиц углерода

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Предложен темплатный метод получения сферических частиц углерода с микромезопористой структурой посредством совместного гидролиза тетраэтоксисилана и полимеризации резорцин-формальдегидной смеси в спирто-водно-аммиачной среде в присутствии бромида цетилтриметиламмония. После терморазложения органики, селективного удаления SiO2 и отжига в CO2 формируются частицы с порами размером 0.5–25 нм, обладающие удельной поверхностью до 2000 м2/г и объемом пор до 2.1 см3/г.

Об авторах

Е. Ю. Стовпяга

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: kattrof@gvg.ioffe.ru
Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург, 194021 Россия

С. А. Грудинкин

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург, 194021 Россия

Д. А. Кириленко

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург, 194021 Россия

Д. А. Курдюков

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург, 194021 Россия

А. Д. Трофимук

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург, 194021 Россия

В. Г. Голубев

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе Российской академии наук

Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург, 194021 Россия

Список литературы

  1. Ni M., Zhou L., Liu Y., Ni R. Advances in the Synthesis and Applications of Porous Carbon Materials // Front. Chem. 2023. V. 11. P. 1205280. https://doi.org/10.3389/fchem.2023.1205280
  2. Deshmukh A.A., Mhlanga S.D., Coville N.J. Carbon Spheres // Mater. Sci. Eng R. 2010. V. 70. P. 1–28. https://doi.org/10.1016/j.mser.2010.06.017
  3. Jin Y.Z., Gao C., Hsu W.K., Zhu Y., Huczko A., Bystrzejewski M., Roe M., Lee C.Y., Acquah S., Kroto H., Walton D.R.M. Large-Scale Synthesis and Characterization of Carbon Spheres Prepared by Direct Pyrolysis of Hydrocarbons // Carbon. 2005. V. 43. P. 1944.
  4. Dutta S, Gupta B., Srivastava S.K., Gupta A.K. Recent Advances on the Removal of Dyes from Wastewater Using Various Adsorbents: a Critical Review // Adv. Mater. 2021. V. 2. P. 4497–4531. https://doi.org/10.1039/D1MA00354B
  5. Levesque A., Binh V.T., Semet V., Guillot D., Fillit R.Y., Brookes M.D., Nguyen T.P. Monodisperse Carbon Nanopearls in a Foam-Like Arrangement: a New Carbon Nano-Compound for Cold Cathodes // Thin Solid Films. 2004. V. 308. P. 464–465. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.06.012
  6. Liu J., Qiao S.Z., Liu H., Chen J., Orpe A., Zhao D., Lu G.Q. Extension of the Stober Method to the Preparation of Monodisperse Resorcinol–Formaldehyde Resin Polymer and Carbon Spheres // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. P. 5947–5951. https://doi.org/10.1002/anie.201102011
  7. Qiao W.M., Song Y., Lim S.Y., Hong S.H., Yoon S.H., Mochida I., Imaoka T. Carbon Nanospheres Produced in an Arc-Discharge Process // Carbon. 2006. V. 44. № 1. P. 187–190. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2005.07.016
  8. Wang Z.L., Kang Z.C. Pairing of Pentagonal and Heptagonal Carbon Rings in the Growth of Nanosize Carbon Spheres Synthesized by a Mixed-Valent Oxide-Catalytic Carbonization Process // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. № 45. P. 17725–17731.
  9. Stöber W., Fink A., Bohn E. Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range // J. Colloid Interface Sci. 1968. V. 26. P. 62–69.
  10. Choma J., Jamio D., Augustynek K., Marszewski M., Gao M., Jaroniec M. New Opportunities in Stober Synthesis: Preparation of Microporous and Mesoporous Carbon Spheres // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. P. 12636.
  11. Xu H., Zhang H., Huang Y., Wang Y. Porous Carbon/Silica Composite Monoliths Derived from Resorcinol–Formaldehyde/TEOS // J. Non-Cryst. Solids. 2010. V. 356. P. 971–976.
  12. Rey-Raap N., Villanueva S.F., Menendez J.A., Arenillas A. Microporous Carbon Spheres Derived from Resorcinol-Formaldehyde Solutions. A New Approach to Coat Supports // Micropor. Mesopor. Mater. 2017. V. 252. P. 154–160.
  13. Ghimire P., Gunathilake C., Wickramaratne N.P., Jaroniec M. Tetraethyl Orthosilicate-Assisted Synthesis of Nitrogen-Containing Porous Carbon Spheres // Carbon. 2017. V. 121. P. 408–417.
  14. Trofimova E. Yu., Kurdyukov D.A., Yakovlev S.A., Kirilenko D.A., Kukushkina Y.A., Nashchekin A.V., Sitnikova A.A., Yagovkina M.A., Golubev V.G. Monodisperse Spherical Mesoporous Silica Particles: Fast Synthesis Procedure and Fabrication of Photonic-Crystal Films // Nanotechnology. 2013. V. 24. P. 155601. https://doi.org/10.1088/0957-4484/24/15/155601
  15. Трофимова Е.Ю., Курдюков Д.А., Кукушкина Ю.А., Яговкина М.А., Голубев В.Г. Синтез монодисперсных мезопористых сфер аморфного кремнезема субмикронного размера // Физика и химия стекла. 2011. T. 37. № 4. C. 510–517.
  16. Jagiello J., Olivier J.P. A Simple Two-Dimensional NLDFT Model of Gas Adsorption in Finite Carbon Pores. Application to Pore Structure Analysis // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 45. P. 19382–19385.
  17. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 310 с.
  18. Буканов А.М. Резорцин-формальдегидные смолы // Большая российская энциклопедия. 2015. Т. 28. С. 338–339.
  19. Stovpiaga E. Yu., Eurov D.A., Kurdyukov D.A., Glebova N.V., Kirilenko D.A., Tomkovich M.V., Golubev V.G. Formation of Spherical Microporous Silica Particles from Organosilane and Quat Molecules // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2022. V. 650. P. 129633. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129633
  20. Чистяков А.В., Цодиков М.В. Методы синтеза углеродных сорбентов из лигнина // Журн. прикл. химии. 2018. Т. 91. № 7. C. 949–967. https://doi.org/10.1134/S0044461818070058
  21. Богданович Н.И., Короткий В.П., Великанов В.И., Носков Д.К. Переработка низкосортной и мелкотоварной древесины в энтеросорбенты для сельского хозяйства методом совмещенного процесса карбонизации-активации на модульных установках в полевых условиях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2010. № 4. С. 126–131.
  22. Lesiak B., Trykowski G., Tóth J., Biniak S., Kövér L., Rangam N., Stobinski L., Malolepszy A. Chemical and Structural Properties of Reduced Graphene Oxide–Dependence on the Reducing Agent // J. Mater. Sci. 2021. V. 56. P. 3738–3754. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05461-1
  23. Lee S.-M., Lee S.-H., Roh J.-S. Analysis of Activation Process of Carbon Black Based on Structural Parameters Obtained by XRD Analysis // Crystals. 2021. V. 11. P. 153. https://doi.org/10.3390/cryst11020153
  24. Bao L., Liu C., Zhang Z., Pang D. Photoluminescence-Tunable Carbon Nanodots: Surface-State Energy-Gap Tuning // Adv. Mater. 2015. V. 27. P. 1663–1667. https://doi.org/10.1002/adma.201405070
  25. Mulder C.A.M., Damen A.A.J.M. The Origin of the “Defect” 490 cm–1 Raman Peak in Silica Gel // J. Non-Cryst. Solids. 1987. V. 93. P. 387–394.
  26. Kinowski C., Bouazaoui M., Bechara R., Hench L.L., Nedelec J.M., Turrell S. Kinetics of Densification of Porous Silica Gels: a Structural and Textural Study // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 291. P. 143–152. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(01)00863-8
  27. Stovpiaga E. Yu., Grudinkin S.A., Kurdyukov D.A., Glebova N.V., Kirilenko D.A., Nechitailov A.A., Tomkovich M.V., Yagovkina M.A., Golubev V.G. Hierarchically Porous Silica Particles: One-Pot Synthesis, Tunable Hydrophilic/Hydrophobic Properties, Prospects for Selective Oil Adsorption // Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2024. V. 683. P. 132976. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.132976
  28. Johnson F.A. Lattice Absorption Bands in Silicon // Proc. Phys. Soc. 1959. V. 73. P. 265. https://doi.org/10.1088/0370-1328/73/2/315

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025