Nanorogi węglowe - modelowanie i właściwości adsorpcyjne

• Autorzy: Terzyk A. P. , Furmaniak S. , Kaneko K. , Gauden P. A. , Kowalczyk P. , Itoh T

Warianty tytułu

EN

Carbon Nanohorn - Modeling and Adsorption Properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Nanorogi węglowe są obecnie jedną z najbardziej interesujących form węgla. W pracy przedstawiono pierwszy atomowy model nanorogów węglowych. Omówiono wyniki symulacji komputerowych adsorpcji Ar i ich porównanie z danymi doświadczalnymi. W dalszej części skonfrontowano teoretyczne i eksperymentalne wyniki rozdziału mieszaniny CH4/CO2. Uzyskane wyniki prowadzą do wniosku, że o ile podczas określania krzywej dystrybucji średnic nanorogów za pomocą badań adsorpcji Ar nanorogi można przybliżać modelem nieskończonej rurki (część stożkowa nie gra roli), o tyle w przypadku rozdziału mieszaniny CH4/CO2 obecność części stożkowej ma kluczowe znaczenie i decyduje o przewadze nanorogów nad nanorurkami węglowymi o tej samej średnicy.

EN

Single Walled Carbon Nanohorn (SWNH) is one of the most interesting new forms of carbon. We present the first atomistic model of SWNH. Next we discuss the results of molecular simulations of Ar adsorption, and the comparison with experimental data. The application of SWNHs for CH4/CO2 mixture separation is also discussed. It is concluded that during calculation of the PSD curve the tip is not important. In the contrary, it plays a crucial role in the separation of considered mixture. In this way, SWNHs are more promising materials than carbon nanotubes and can be applied for CO2 capture from a biogas.

Słowa kluczowe

PL

nanorogi węglowe; symulacje komputerowe; krzywa dystrybucji porów; adsorpcja; rozdział

EN

carbon nanohorn; computer simulation; pore size distribution; adsorption; separation

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 16, nr 2
• Strony: 217--223
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Terzyk A. P.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, Zespół Fizykochemii Materiałów Węglowych, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Furmaniak S.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, Zespół Fizykochemii Materiałów Węglowych, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Kaneko K.

• Centrum Badań Nanowęgli Egzotycznych, Uniwersytet Shinshu, Nagano Wakasako 4-17-1, Japonia

autor

Gauden P. A.

• Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Chemii, Zespół Fizykochemii Materiałów Węglowych, ul. Gagarina 7, 87-100 Toruń

autor

Kowalczyk P.

• Uniwersytet Technologiczny w Curtin, Wydział Chemii, Instytut Nanotechnologii P.O. Box U1987, Perth, WA 6845, Australia

autor

Itoh T

• Centrum Analiz Chemicznych, Uniwersytet Chiba, 263-8522 Chiba, Japonia

Bibliografia

• [1] Miyawaki J., Yudasaka M., Azami T., Kubo Y., Iijima S., Toxicity of single-walled carbon nanohorns, ACS Nano 2008, 2, 213-226.
• [2] Miyako E., Nagata H., Hirano K., Makita Y., Hirotsu T., Photodynamic release of fullerenes from within carbon nanohorn, Chem. Phys. Lett. 2008, 456, 220-222.
• [3] Ajima K., Murakami T., Mizoguchi Y., Tsuchida K., Ichihashi T., Iijima S., Yudasaka M., Enhancement of in vivo anticancer effects of cisplatin by incorporation inside single-wall carbon nanohorns, ACS Nano 2008, 2, 2057-2064.
• [4] Tao Y., Noguchi D., Yang Ch.-M., Kanoh H., Tanaka H., Yudasaka M., Iijima S., Kaneko K., Conductive and mesoporous single-wall carbon nanohorn/organic aerogel composites, Langmuir 2007, 23, 9155-9157.
• [5] Yudasaka M., Iijima S., Crespi V.H., Single-wall carbon nanohorns and nanocones, [in:] eds. A. Jorio, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, Topics in Applied Physics, Springer-Verlag, Heidelberg 2008, 111, 605-630.
• [6] Ohba T., Kanoh H., Kaneko K., Superuniform molecular nanogate fabrication on graphene sheets of single wall carbon nanohorns for selective molecular separation of CO2 and CH4, Chem. Lett. 2011, 40, 1089-1091.
• [7] Yang Ch.-M., Kim Y.-J., Endo M., Kanoh H., Yudasaka M., Iijima S., Kaneko K., Nanowindow-regulated specific capacitance of supercapacitor electrodes of single-wall carbon nanohorns, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 20-21.
• [8] Iijima S., Yudasaka M., Yamada R., Bandow S., Suenaga K., Kokai F., Takahashi K., Nanoaggregates of single-walled graphitic carbon nanohorns, Chem. Phys. Lett. 1999, 309, 165-170.
• [9] Namdeo J., Shah M.D., Karthik N., Pramod S., Bhatia N.M., Methods of carbon nanotube and nanohorn synthesis: a review, Pharmaceutical Information 2007, 5.
• [10] Huczko A., Nanorurki węglowe. Czarne diamenty XXI wieku, BEL Studio, Warszawa 2004.
• [11] Yamaguchi T., Bandow S., Iijima S., Synthesis of carbon nanohorn particles by simple pulsed arc discharge ignited between pre-heated carbon rods, Chem. Phys. Lett. 2004, 389, 181-185.
• [12] Pacholczyk A.M., Terzyk A.P, Wiśniewski M., Perspektywy zastosowania nowych nanomateriałów węglowych w kontrolowanym uwalnianiu leków, Wiadomości Chemiczne 2010, 64, 23-44.
• [13] Xu J., Tomimoto H., Nakayama T., What is inside carbon nanohorn aggregates? Carbon 2011, 49, 2074-2078.
• [14] Fujimori T., Urita K., Aoki Y., Kanoh H., Ohba T., Yudasaka M., Iijima S., Kaneko K., Fine nanostructure analysis of single-wall carbon nanohorns by surface-enhanced Raman scattering, J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 7552-7556.
• [15] Fujimori T., Urita K., Tománek D., Ohba T., Moriguchi I., Endo M., Kaneko K., Selective probe of the morphology and local vibrations at carbon nanoasperities, J. Chem. Phys. 2012, 136, 064505-1-5.
• [16] Amano T., Muramatsu Y., Electronic structure calculations of carbon nanohorns for their chemical state analysis using soft X‐ray spectroscopy, Int. J. Quantum Chem. 2009, 109, 2728-2733.
• [17] Kaneko K., Itoh T., Fujimori T., Collective interactions of molecules with an interfacial solid, Chem. Lett. 2012, 41, 466-475.
• [18] Utsumi S., Ohba T., Tanaka H., Urita K., Kaneko K., Porosity and Adsorption Properties of single- wall carbon nanohorn, [in:] ed. J.M.D. Tascón, Novel Carbon Adsorbents, Elsevier, Amsterdam 2012, 61-104.
• [19] Hashimoto S., Fujimori T., Tanaka H., Urita K., Ohba T., Kanoh H., Itoh T., Asai M., Sakamoto H., Niimura S., Endo M., Rodriguez-Reinoso F., Kaneko K., Anomaly of CH4 molecular assembly confined in single-wall carbon nanohorn spaces, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2022- -2024.
• [20] Urita K., Shiga Y., Fujimori T., Iiyama T., Hattori Y., Kanoh H., Ohba T., Tanaka H., Yudasaka M., Iijima S., Moriguchi I., Okino F., Endo M., Kaneko K., Confinement in carbon nanospace- -induced production of KI nanocrystals of high-pressure phase, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10344-10347.
• [21] Furmaniak S., Terzyk A.P., Kaneko K., Gauden P.A., Kowalczyk P., Itoh T., The first atomistic modeling-aided reproduction of morphologically defective single walled carbon nanohorn, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 1232-1240.
• [22] Furmaniak S., Terzyk A.P., Kaneko K., Gauden P.A., Kowalczyk P., Separation of CO2/CH4 mixture on defective single walled carbon nanohorn - tip does matter, Phys. Chem. Chem. Phys. 2013, 15, 16468-16476.