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

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

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.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

О. Княжева

Институт катализа СО РАН

Autor responsável pela correspondência
Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. Лавренов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Потапенко

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Кохановская

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Бакланова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

М. Тренихин

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

В. Юрпалов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. Арбузов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Горбунова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

И. Муромцев

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

Ю. Малиновский

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Rússia, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

Bibliografia

  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.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Diffraction patterns of carbon samples: N375-0, N375-20, N375-40

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

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

Baixar (19KB)
Metadados
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

Baixar (35KB)
Metadados
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.

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

Baixar (18KB)
Metadados
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.

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

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

Baixar (24KB)
Metadados
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

Baixar (19KB)
Metadados
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

Baixar (33KB)
Metadados
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.

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

Baixar (30KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».