Модифицирование технического углерода для применения в автономных источниках тока. I. Влияние термической обработки на структуру технического углерода

Мұқаба

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

Изучено влияние термической обработки в атмосфере диоксида углерода (900°С) и низкотемпературной графитизации (1500°С) на превращения в первичных частицах технического углерода N375. Методом просвечивающей электронной микроскопии показано, что при взаимодействии диоксида с углеродом в наружном слое первичных частиц происходит увеличение протяженности графеновых слоев от 0.96 до 1.28 нм. В то время как углерод внутренней первичной частицы преимущественно выгорает, что приводит к формированию микропор и росту удельной поверхности углеродного материала в 10 раз. Дальнейшая низкотемпературная графитизация окисленного технического углерода приводит к формированию в его структуре полиэдрических частиц, состоящих из протяженных графитоподобных нанокристаллитов с межслоевым расстоянием d002 0.37–0.38 нм. Удельная поверхность полученных образцов достигает 216 м2/г, что в 2.5 больше, чем у исходного N375.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

О. Княжева

Институт катализа СО РАН

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. Лавренов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Потапенко

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Кохановская

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Бакланова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

М. Тренихин

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

В. Юрпалов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. Арбузов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Горбунова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

И. Муромцев

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

Ю. Малиновский

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Ресей, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

Әдебиет тізімі

  1. Елецкий А.В., Зицерман В.Ю., Кобзев Г.А. // Теплофизика высоких температур. 2015. Т. 53. С. 117–140.
  2. Donnet J.B., Bansal R.C., Wang M.J. // Carbon black: science and technology. New York: Marcel Dekker IN C. 1993. 461 p.
  3. Nam K.-H., Chae K. H., Choi J.-H., Jeon K.-J., Park C.-M. // Chemical Engineering Journal. 2021. V. 417. P. 129242.
  4. Ban S., Malek K., Huang C., Liu. Z. // Carbon. 2011. V. 49. P. 3362–3370.
  5. Pawlyta M., Rouzaud J.-N., Duber. S. // Carbon. 2015. V. 84. P. 479–490.
  6. Khodabakhshi S., Fulvio P.F., Andreoli E. // Carbon. 2020. V. 162. P. 604–649.
  7. Trenikhin M. V. // Fullerenes, nanotubes and carbon nanostructures. 2020. V. 28. P. 418 -424.
  8. Gaddam C.K., Vander Wal R.L., Chen X., Yezerets A., Kamasamudram K. // Carbon. 2016. V. 98. P. 545–556.
  9. Gharpure A., Vander Wal R.L. // Carbon. 2023. V. 209. P. 118010.
  10. Choi G.B., Kim Y.-A., Hong D., Choi Y. et al. // Carbon. 2023. V. 205. P. 444–453.
  11. Meng Z., Yang D., Yan Y. // Therm Anal Calorim. 2014. V. 118. P. 551–559.
  12. Fan C., Dong Y., Liu Y., Zhang L. et al. // Carbon. 2020. V. 160. P. 328–334.
  13. Fan C., Liu Y., Zhu J., Wang L., Chen X. et. al. // RSC Adv. 2019. V. 9. P. 29779–29783.
  14. Xiao W., Sun Q. , Liu J., Xiao B. et.al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V.12. P. 37116–37127.
  15. Dwivedi C., Manjare S., Rajan S.K., Singh M. // Surfaces and Interfaces. 2023. V. 42. P. 103324.
  16. Kang D.-S., Kim B.-J., Lee K.-J., Kim S.-H. et.al. // Carbon Letters. 2013. V. 14. P. 55–57.
  17. Seo S.W., Ahn W.J., Kang S.C., Im J.S. // Inorganic Chemistry Communications. 2023. V. 151. P. 110571.
  18. Kelesidis G.A., Rossi N., Pratsinis S.E. // Carbon. 2022. V. 197. P. 334–340.
  19. Lee S.-M., Roh J.-S. // Fullerenes. Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2020. V. 28. P. 808–814.
  20. Xiao W., Sun Q., Liu J., Xiao B. et. al. // Nano Research. 2017. V. 10. P. 4378–4387.
  21. Lee S.-M., Lee S.-H., Roh J.-S. // Crystals. 2021. V. 11. P. 153.
  22. Sadezky A., Muckenhuber H., Grothe H., Niessner R., Pöschl U. // Carbon. 2005. V. 43. P. 1731–1742.
  23. Ferrari A.C. // Solid State Communications. 2007. V. 143. P. 47–57.
  24. Zhu W., Miser D.E., Chan W.G., Hajaligol M.R. // Carbon. 2004. V. 42. P. 1841–1845.
  25. Barrett E.P., Joiner L.G., Halenda P.H. // J. Am. Chem. Soc. 1951. V. 73. P. 373–380.
  26. Gregg S.J., Sing K.S. Adsorption. Surface and Porosity. London: Academic Press Inc. LT D. 1967.
  27. Baklanova O.N., Knyazheva O.A., Lavrenov A.V., Drozdov V.A., Trenikhin M.V., Arbuzov A.B., Kuznetsova Yu. V., Rempel A.A. // Microporous and Mesoporous Materials. 2019. V. 279. P. 193–200.
  28. Сiri L., Sienkiewicz A., Nаfrаdi B., Mioni M. et.al. // Phys. Status Solidi B. 2009. V. 246. P. 2558–2562.
  29. Ottaviani M. F., Mazzeo R. // Microporous and Mesoporous Materials. 2011. V. 141. P. 61–68.
  30. Kausteklis J., Cevc P., Arčon D., Nasi L. et.al. // Physical Review B. 2011. V. 84. P. 125406.
  31. Mironenko R.M, Belskaya O.B., Raiskaya E.A., Arbuzov A.B., Kokhanovskaya O.A., Knyazheva O.A., Yurpalov V.L., Gulyaeva T.I., Trenikhin M.V., Likholobov V.A. // Catalysis Letters. 2024. V. 154. P. 5396–5415.
  32. Ottaviani M. F., Mazzeo R. // Microporous and Mesoporous Materials. 2011. V. 141. P. 61–68.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Fig. 1. Diffraction patterns of carbon samples: N375-0, N375-20, N375-40

Жүктеу (16KB)
3. Fig. 2. Raman spectra of samples N375-0 (spectrum 1), N375-20 (spectrum 2), N375-40 (spectrum 3)

Жүктеу (25KB)
4. Fig. 3. Nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77 K on the studied carbon samples: N375-0, N375-20, N375-40. Insert – BJH KRPR

Жүктеу (19KB)
5. Fig. 4. a-g. Electron microscopic images (a-c) and a fragment of the structure of graphene layers, presented as a skeletonized image (d) of sample N375-0

Жүктеу (35KB)
6. Fig. 5. a-z. Electron microscopic images (a-c) and (d-g), as well as fragments of the structure of graphene layers, presented in the form of a skeletonized image (g) and (h) N375-20 and N375-40, respectively.

Жүктеу (87KB)
7. Fig. 6. Histograms of the extent of graphene layers for samples N375-0 (1), N375-20 (2) and N375-40 (3)

Жүктеу (18KB)
8. Fig. 7. EPR spectra of samples N375-0, N375-20 and N375-40. The inset shows a comparison of the experimental and calculated (g = 1.9900, ∆Hpp(Lor) = 100 G) spectrum of the initial N375-0.

Жүктеу (21KB)
9. Fig. 8. Diffraction patterns of carbon samples after low-temperature graphitization

Жүктеу (15KB)
10. Fig. 9. Raman spectra of samples after low-temperature graphitization N375-0-1500 (1), N375-20-1500 (2), N375-40-1500 (3)

Жүктеу (24KB)
11. Fig. 10. Isotherms of physical adsorption-desorption of nitrogen at 77 K on the studied carbon samples: N375-0-1500, N375-20-1500, N375-40-1500. Insert – BJH KRPR

Жүктеу (19KB)
12. Fig. 11. a-g. Electron microscopic images (a-c) and a fragment of the structure of graphene layers, presented as a skeletonized image (g) of sample N375-0-1500

Жүктеу (33KB)
13. Fig. 12. Electron microscopic images (a-c) and (d-g), as well as fragments of the structure of graphene layers, presented in the form of a skeletonized image (g) and (h) of samples N375-20-1500 and N375-40-1500, respectively.

Жүктеу (71KB)
14. Fig. 13. Experimental and calculated EPR spectra of samples processed at 1500C (a); constituent components of the calculated spectra (b)

Жүктеу (30KB)

© Russian Academy of Sciences, 2024