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

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

О. А. Княжева

Институт катализа СО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. В. Лавренов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. В. Потапенко

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. А. Кохановская

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Н. Бакланова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

М. В. Тренихин

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

В. Л. Юрпалов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. Б. Арбузов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. В. Горбунова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

И. В. Муромцев

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

Ю. Г. Малиновский

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Россия, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

Список литературы

  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.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дифрактограммы углеродных образцов: N375-0, N375-20, N375-40

Скачать (16KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Рамановские спектры образцов N375-0 (спектр 1), N375-20 (спектр 2), N375-40 (спектр 3)

Скачать (25KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изотермы адсорбции-десорбции азота при 77 К на исследуемых углеродных образцах: N375-0, N375-20, N375-40. Вставка – КРПР BJH

Скачать (19KB)
Метаданные
5. Рис. 4. a-г. Электронно-микроскопические изображения (а-с) и фрагмент структуры графеновых слоев, представленных в виде скелетонизированного изображения (d) образца N375-0

Скачать (35KB)
Метаданные
6. Рис. 5. а-з. Электронно-микроскопические изображения (а-в) и (д-ж), а также фрагменты структуры графеновых слоев, представленных в виде скелетонизированного изображения (г) и (з) N375-20 и N375-40 соответственно

Скачать (87KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Гистограммы протяженности графеновых слоев для образцов N375-0 (1), N375-20 (2) и N375-40 (3)

Скачать (18KB)
Метаданные
8. Рис. 7. ЭПР-спектры образцов N375-0, N375-20 и N375-40. Во врезке сопоставлены экспериментальный и расчетный (g = 1.9900, ∆Hpp(Lor) = 100 G) спектр исходного N375-0

Скачать (21KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Дифрактограммы углеродных образцов после низкотемпературной графитизации

Скачать (15KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Рамановские спектры образцов после низкотемпературной графитизации N375-0-1500 (1), N375-20-1500 (2), N375-40-1500 (3)

Скачать (24KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Изотермы физической адсорбции-десорбции азота при 77 К на исследуемых углеродных образцах: N375-0-1500, N375-20-1500, N375-40-1500. Вставка – КРПР BJH

Скачать (19KB)
Метаданные
12. Рис. 11. a-г. Электронно-микроскопические изображения (а-в) и фрагмент структуры графеновых слоев, представленных в виде скелетонизированного изображения (г) образца N375-0-1500

Скачать (33KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Электронно-микроскопические изображения (а-в) и (д-ж), а также фрагменты структуры графеновых слоев, представленных в виде скелетонизированного изображения (г) и (з) образцов N375-20-1500 и N375-40-1500 соответственно

Скачать (71KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Экспериментальные и расчетные ЭПР-спектры образцов, обработанных при 1500C (a); составляющие компоненты расчетных спектров (б)

Скачать (30KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 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».