Preparation of Activated Carbon Fibres from Electrospun Polyacrylonitrile Fibre Mat and Characterisation of Their Chemical and Structural Properties

• Autorzy: Gliścińska E. , Babeł K.

Warianty tytułu

PL

Otrzymywanie aktywnych włókien węglowych z warstwy elektroprzędzionych włókien poliakrylonitrylowych i charakterystyka ich właściwości chemicznych i strukturalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Activated carbon fibres with a diameter lower than 1 µm from electrospun polyacrylonitrile (PAN) fibre mat were obtained at developed optimal conditions of stabilisation, carbonisation and chemical activation processes. The fibres obtained were subjected to structural and chemical tests. A nonwoven fabric of activated carbon submicrofibres made from fibres electrospun from PAN/DMSO solution is characterised by very high nitrogen adsorption exceeding 900 cm3/g within the range of specific micropores, supermicropores and small mesopores, while the total volume of pores exceeds 1.4 cm3/g and the pore specific surface 2600 m2/g. The adsorption-desorption isotherm of nitrogen shows easy sorbate access to the inside of pores and its easy removal at the same time.

PL

Opracowane zostały optymalne warunki procesów stabilizacji, karbonizacji i chemicznej aktywacji elektroprzędzionych włókien poliakrylonitrylowych w formie warstwy w celu otrzymania aktywnych włókien węglowych o średnicy mniejszej niż 1 µm. Otrzymane włókna poddano testom określającym ich właściwości strukturalne i chemiczne. Włóknina z aktywnych submikrowłókien węglowych wytworzonych z włókien elektroprzędzionych z roztworu PAN/DMSO charakteryzuje się bardzo dużą adsorpcją azotu wynoszącą 900 cm3/g w zakresie właściwych mikroporów, supermikroporów i małych mezoporów, całkowitą objętością porów wynosząca 1.4 cm3/g, i powierzchnią właściwą porów wynoszącą 2600 m2/g. Izoterma adsorpcji-desorpcji azotu pokazuje łatwy dostęp sorbatu do wnętrza porów i równoczesne łatwe jego usunięcie. wzrasta.

Słowa kluczowe

EN

activated carbon fibres; electrospinning; polyacrylonitrile fibres

PL

aktywne włókna węglowe; elektroprzędzenie; włókna poliakrylonitrylowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 21, no. 3 (99)
• Strony: 42--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gliścińska E.

• Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Lodz University of Technology, Łódź, Poland

autor

Babeł K.

• Insitute of Chemical Wood Technology, Poznan University of Life Sciences, Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Ramakrishna S, Fujihara K, Teo W-E, Lim T-Ch, Ma Z. An introduction to electrospinning and nanofibres. World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., Singapore, 2005.
• 2. Grafe T, Graham K. Polymeric Nanofibres and Nanofibre Webs: A New Class of Nonwovens. In: International Nonwovens Technical Conference, Atlanta, Georgia 2002.
• 3. Lee KJ, Shiratori N, Lee GH, Miyawaki J, Mochida I, Yoon S-H, Jang J. Activated carbon nanofibre produced from electrospun polyacrylonitrile nanofibre as a highly efficient formaldehyde adsorbent. Carbon 2010; 48: 4248-4255.
• 4. Oh G-Y, Ju Y-W, Jung H-R, Lee W-J. Preparation of the novel manganeseembedded PAN-based activated carbon nanofibres by electrospinning and their toluene adsorption. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2008; 81: 211-217.
• 5. Ji L, Zhang X. Generation of activated carbon nanofibres from electrospun polyacrylonitrile-zinc chloride composites for use as anodes in lithium-ion batteries. Electrochemistry Communications 2009; 11: 684-687.
• 6. Kim C, Yang KS. Electrochemical properties of carbon nanofibre web as an electrode for supercapacitor prepared by electrospinning. Applied Physics Letters 2003; 83, 6: 1216-1218.
• 7. Oh G-Y, Ju Y-W, Kim M-Y, Jung H-R, Kim H-J, Lee W-J. Adsorption of toluene on carbon nanofibres prepared by electrospinning. Science of the Total Environment 2008; 393: 341-347.
• 8. Kim Ch, Park S-H, Lee W-J, Yang K-S. Characteristics of supercapacitor electrodes of PBI-based carbon nanofibre web prepared by electrospinning. Electrochimica Acta 2004; 50: 877-881.
• 9. Kim Ch. Electrochemical characterization of electrospun activated carbon nanofibres as an electrode in supercapacitors. Journal of Power Sources 2005; 142: 382-388.
• 10. Chronakis IS. Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibres using electrospinning process – A review. Journal of Materials Processing Technology 2005; 167: 283- 293.
• 11. Chronakis IS. Novel nanocomposites and nanoceramics based on polymer nanofibres using electrospinning process – A review. Journal of Materials Processing Technology 2005; 167: 283-293.
• 12. Jang J, Bae J, Park E. Polyacrylonitrile nanofibres formation mechanism and applications as a photoluminescent material and carbon-nanofibre precursor. Advanced Functional Materials 2006; 16: 1400-1406.
• 13. Wang T, Kumar S. Electrospinning of polyacrylonitrile nanofibres. Journal of Applied Polymer Science 2006; 102: 1023-1029.
• 14. Kim C, Yang KS. Electrochemical properties of carbon nanofibre web as an electrode for supercapacitor prepared by electrospinning. Applied Physics Letters 2003; 83, 6: 1216-1218.
• 15. Liu W, Adanur S. Properties of electrospun polyacrylonitrile membranes and chemically-activated carbon nanofibres. Textile Research Journal 2010; 80, 2: 124-134.
• 16. Sakurai H, Kitahara M, Hirata M, Sawaki T. Method for the manufacturing of fibrous activated carbon and nonwoven fabric made of same. EP Patent No.: 1666649, 2006.
• 17. http://www.sigmaaldrich.com/ chemistry/solvents/products. html?TablePage=17292420.
• 18. Klata E, Babeł K, Krucińska I. Preliminary investigation into carbon nanofibres for electrochemical capacitors. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2005; 13, 1(49): 32-34.
• 19. Krucińska I, Gliścińska E, Babeł K. Carbon nanofibres. Preliminary investigations into carbon nanofibres manufacturing. In: XII Scientific Conference of Faculty of Material Technologies and Textile Design, 2009, K48, 13-16.
• 20. Cengiz F, Krucińska I, Gliścińska E, Chrzanowski M, Göktepe F. Comparative analysis of various electrospinning methods of nanofibre formation. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2009; 17, 1(72): 13-19.
• 21. Krucińska I, Gliścińska E, Chrzanowski M, Komisarczyk A. Multi-nozzle laboratory stand for electrospinning process. In: Autex 2010 10th World Textile Conference, Vilnius, Lithuania.
• 22. Sedghi A, Farsani RE, Shokuhfar A. The effect of commercial polyacrylonitrile fibres characterizations on the produced carbon fibres properties. Journal of Materials Processing Technolgy 2008; 198: 60-67.
• 23. Rahaman MSA, Ismail AF, Mustafa A. A review of heat treatment on polyacrylonitrile fibre. Polymer Degradation and Stability 2007; 92: 1421-1432.
• 24. Babel K, Jurewicz K. KOH activated carbon fabrics as supercapacitor material. Journal of Physics and Chemistry of Solids 2004; 65: 275-280
• 25. Pharmacopoea Polonica. ISBN 978- 8388157-53-0, Warsaw, Edition VII, 2007 and Edition VIII, 2008.
• 26. Rabiej M, Rabiej S. Analiza rentgenowskich krzywych dyfrakcyjnych polimerów za pomocą programu komputerowego WAXSFIT. ISBN 83-89086-39-5, Bielsko-Biała, 2006.
• 27. Standard PN-EN ISO 9073-2:2002.