Monolity węglowe jako sorbenty CO2

• Autorzy: Ciemięga Agnieszka , Malinowski Janusz J. , Mrowiec-Białoń Julita , Maresz Katarzyna

Warianty tytułu

EN

Carbon monoliths as CO2 sorbents

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad syntezą monolitów węglowych. W syntezie zastosowano metodę twardego szablonowania a jako matrycę użyto monolitu krzemionkowego. Otrzymano monolity, które charakteryzowały się przepływową strukturą makroporów oraz rozbudowaną siecią mikro- i mezoporów. Zbadano wpływ prekursora węgla na właściwości strukturalne oraz sorpcyjne. Stwierdzono, że największą pojemność sorpcyjną wykazywały materiały otrzymane z rezorcyny oraz fenolu.

EN

The paper presents the results of study on the synthesis of carbon monoliths. The hard template method was used in the synthesis, where a silica monolith was applied as a structure scaffold. The obtained monoliths were characterized by a flow structure of macropores and an extensive network of micro and mesopores. The influence of the carbon precursor on the structural and sorption properties was investigated. It was found that the materials synthesized using resorcinol and phenol showed the highest sorption capacity.

Słowa kluczowe

PL

monolity węglowe; sorpcja ditlenku węgla; mezopory; makropory

EN

carbon monoliths; carbon dioxide sorption; mesopores; macropores

• Wydawca: Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk
• Rocznik: 2020
• Tom: nr 24
• Strony: 51--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Ciemięga Agnieszka

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Malinowski Janusz J.

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Mrowiec-Białoń Julita

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Maresz Katarzyna

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Ryoo R., Joo S.H., Jun S., 1999. Synthesis of Highly Ordered Carbon Molecular Sieves via Template-Mediated Structural Transformation. J. Phys. Chem B., 103(37), 7743-7746.
• [2] Davis M.E., 2002. Ordered porous materials for emerging applications. Nature, 417, 813-821.
• [3] Benzigar M.R., Talapaneni S.N., Joseph S., Ramadass K., Singh G., Scaranto J., Ravon U., Al-Bahily K., Vinu A., 2018. Recent advances in functionalized micro and mesoporous carbon materials: synthesis and applications. Chem. Soc. Rev., 47, 2680-2721. DOI:10.1039/C7CS00787F.
• [4] Shin Y., Fryxell D.G., Um W., Parker K., Mattigod S.V., Skaggs R., 2007. Sulfur􀇦 Functionalized Mesoporous Carbon. Adv. Funct. Mater., 17, 2897-2901. DOI:10.1002/adfm.200601230.
• [5] A. Yazdankhah Y., Moradi S.E., Amirmahmoodi S., Abbasian M., Esmaeily Shoja S., 2010. Enhanced sorption of cadmium ion on highly ordered nanoporous carbon by using different surfactant modification. Microporous Mesoporous Mater., 133, 45–53. DOI: 10.1016/j.micromeso.2010.04.012.
• [6] Liu L., Deng Q.-F., Hou X.-X., Yuan Z.-Y., 2012. User-friendly synthesis of nitrogen-containing polymer and microporous carbon spheres for efficient CO2 capture. J. Mater. Chem., 22, 15540- 15548. DOI: 10.1039/C2JM31441J.
• [7] Wei J., Zhou Z., Sun Z., Deng Y., Xia Y., Zhao D., 2013. A Controllable Synthesis of Rich Nitrogen- Doped Ordered Mesoporous Carbon for CO2 Capture and Supercapacitors. Adv. Functional Mater., 23, 2322-2328. DOI: 10.1002/adfm.201202764.
• [8] Rodríguez-Reinoso F., Sepúlveda-Escribano A., 2009. Carbon as catalyst support. In: Carbon Materials for Catalysis, Serp P . , Figueiredo J.L., Eds., John Wiley & Sons, Inc., Hoboken. DOI: 10.1002/9780470403709.ch4.
• [9] Kim Y.-S., Guo X.-F., Kim G.-J., 2010. Synthesis of carbon monolith with bimodal meso/macroscopic pore structure and its application inasymmetric catalysis. Catalysis Today, 150, 91-99. DOI: 10.1016/j.cattod.2009.09.005.
• [10] Song P., Zhu L., Bo X., Wang A., Wang G., Guo L., 2014. Pt nanoparticles incorporated into phosphorus-doped ordered mesoporous carbons: enhanced catalytic activity for methanol electrooxidation. Electrochimica Acta, 127, 307-314. DOI: 10.1016/j.electacta.2014.02.068.
• [11] Almasoudi A., Mokaya R., 2014. A CVD route for the preparation of templated and activated carbons for gas storage applications using zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs) as template. Microporous Mesoporous Mater., 195, 258-265. DOI: 10.1016/j.micromeso.2014.04.044.
• [12] Vinu A., Miyahara M., Sivamurugan V., Mori T., Ariga K., 2005. Large pore cage type mesoporous carbon, carbon nanocage: a superior adsorbent for biomaterials. J. Mater. Chem., 15, 5122-5127. DOI: 10.1039/B507456H.
• [13] Sánchez-Sánchez Á., Suárez-García F., Martínez-Alonso A., Tascón J.M.D., 2015. pH-responsive ordered mesoporous carbons for controlled ibuprofen release. Carbon, 94, 152-159. DOI: 10.1016/j.carbon.2015.06.062.
• [14] Maresz K. Ciemięga A., Malinowski J.J., Mrowiec-Białoń J., 2020. Effect of support structure and poliamine type on CO2 capture hierarchically structured monolithic sorbents. Chem. Eng J., 393, 123175. DOI: 10.1016/j.cej.2019.123175.
• [15] Maresz K. Ciemięga A., Malinowski J.J., Mrowiec-Białoń J., 2017. Continuous-flow monolithic silica microreactors with arenesulphonic acid groups: structure-catalytic activity realtionships. Catalysts, 7, 255. DOI: 10.3390/catal7090255.
• [16] Choma J., 2013. Mikro-mezoporowate węgle: otrzymywanie, właściwości, zastosowanie. Inż. Ochrona Środowiska, 16, 163-178.
• [17] Kruk M., Jaroniec M., Ryoo R., Joo H., 2000. Characterization of ordered mesoporous carbons synthesized using MCM-48 silicas as templates. J. Phys. Chem. B, 104, 7960-7968. DOI: 10.1021/jp000861u.
• [18] Choma J., Kloske M., Zawiślak A., Jaroniec M., 2007. Synteza i właściwości mezoporowatych węgli otrzymanych z żywic fenolowych w obecności polimerów blokowych. Ochrona Środowiska, 29, 3-9.
• [19] Ma T. –Y., Liu L., Zhao D., 2013. Direct synthesis of ordered mesoporous carbons. Chem, Soc. Rev., 42, 3977-4003. DOI: 10.1039/C2CS35301F.
• [20] Choma J., Jedynak K., Marszewski M. Jaroniec M., 2013. Organic acid-assisted soft-templating synthesis of ordered mesoporous carbons. Adsorption, 19, 563-569. DOI: 10.1007/s10450-013- 9479-6.
• [21] Enterría M., Figueiredo J.L., 2016. Nanostructured mesoporous carbons: Tuning texture and surface chemistry. Carbon, 108, 79-102. DOI: j.carbon.2016.06.108.
• [22] Antonnietti M., Fechler N., Fellinger T.P., 2014. Carbon aerogels and monoliths: Control of porosity and nanoarchitecture via sol-gel routes. Chem. Mater., 16, 196-210. DOI: 10.1021/cm402239e.
• [23] Taguchi A., Smatt J.-H., Lindén M., 2003. Carbon monoliths possessing a hierarchical, fully interconnected porosity. Adv. Mater., 15, 1209-1211. DOI: 10.1002/adma.200304848.
• [24] Álvarez S., Fuertes A.B., 2007. Synthesis of macro/mesoporous silica and carbon monoliths by using a commercial polyurethane foam as sacrificial template. Mater. Lett., 61, 2378-2381. DOI: j.matlet.2006.09.017.
• [25] Tao G., Zhang L., Hua Z., Chen Y., Guo L., Zhang J., Shu Z., Gao J., Chen H., Wu W., Liu Z., Shi J., 2014. Highly efficient adsorbents based on hierarchically macro/mesoporous carbon monoliths with strong hydrophobicity. Carbon, 66, 547-559. DOI: j.carbon.2013.09.037.
• [26] Loeh M.O., Badaczewski F., von der Lehr M., Ellinghaus R., Dobrotka S., Metz J., Smarsly B.M., 2018. Hard-templating of carbon using porous SiO2 monoliths revisited-Quantitative impact of special confinement on the microstructure evolution. Carbon, 129, 552-563. DOI: j.carbon.2017.12.044.
• [27] Juhl A., Elverfeldt C., Hoffmann F., Fröba M., 2018. Porous cabon monoliths with pore sizes adjustable between 10nm and 2􀁐m prepared by phase separation – New insights in the relation between synthesis composition and resulting structure. Microporous and Mesoporous Mater., 255, 271-280 DOI.10.1016/j.micromeso.2017.07.040
• [28] Dawei L., Zhang L., Penggang Lv., 2020. Facile synthesis of ordered mesoporous carbon monolith with close-packed microspheres structure through emulsion templating. Microporous and Mesoporous Mater., 297, 110056. DOI: 10.1016/j.micromeso.2020.110056.
• [29] Vinu A., Anandan S., Anand C., Srinivasu P., Ariga K., Moria T., 2008. Fabrication of partially graphitic three-dimensional nitrogen-doped mesoporous carbon using polyaniline nanocomposite through nanotemplating method. Microporous and Mesoporous Mater., 109, 398-404. DOI: 10.1016/j.micromeso.2007.05.037.
• [30] Lipińska M.E., Rebelo S.L.H, Pereira M.F.R, Gomes J.A.N.F, Freire C., Figueiredo J.L, 2012. New insights into the functionalization of multi-walled carbon nanotubes with aniline derivatives. Carbon, 50, 3280-3294. DOI: 10.1016/j.carbon.2011.12.018.