Otrzymywanie i charakterystyka uporządkowanych nanoporowatych materiałów węglowych

• Autorzy: Choma J. , Jaroniec M. , Jedynak A.

Warianty tytułu

EN

Ordered Nanoporous Carbonaceous Materials: Synthesis and Characterization

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono najnowsze wyniki badań dotyczących syntezy i charakterystyki uporządkowanych nanoporowatych węgli. Pierwsze prace na tematu uporządkowanych nanoporowatych węgli ukazały się kilka lat po doniesieniach na temat syntezy uporządkowanych, nanoporowatych krzemionek. W pracach tych pokazano, że uporządkowane mezoporowate krzemionki, tak jak i krzemionkowe koloidalne kryształy mogą być stosowane jako matryce w procesie otrzymywania uporządkowanych nanoporowatych węgli. Inny sposobem otrzymywania takich materiałów węglowych z jednorodnymi mezoporami jest koloidalne odwzorowanie polegające na penetracji mezofazy smoły węglowej (będącej prekursorem węglowym) przez cząstki koloidalnej krzemionki. Metody te pozwalają otrzymać uporządkowane węgle z nanostrukturą o dużej powierzchni właściwej (często przekraczającej 1000 m2/g) i dużej objętości porów (ok. 1,5 cm3/g). Przytoczone w niniejszej pracy wyniki doświadczalne wykazały pełną przydatność dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD), transmisyjnej elektronowej mikroskopii (TEM) i adsorpcji azotu do charakterystyki tych nowych węgli.

EN

This paper presents an account of recent research on the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbons. The first papers on ordered nanoporous carbons appeared several years after reporting the self-assembly synthesis of ordered mesoporous silica. These papers showed that ordered mesoporous silicas, as well as siliceous colloidal crystals, can be used as templates to prepare highly ordered nanoporous carbons. Another way for the synthesis of carbons with uniform mesopores is colloidal imprinting, which involves the penetration of colloidal silica into the mesophase pitch used as a carbon precursor. These methods afford ordered carbon nanostructures of a high surface area (often above 1000 m2/g) and high pore volume (about 1.5 cm3/g). An experimental illustration is provided to show the usefulness of powder X-ray diffraction (XRD), transmission electron microscopy (TEM) and nitrogen adsorption for the characterization of these novel carbons.

Słowa kluczowe

PL

węgiel nanoporowaty; krzemionka mezoporowata; sorpcja

EN

nanoporous carbons; mesoporous silica; sorption

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2003
• Tom: R. 25, nr 4
• Strony: 13--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Choma J.

• Akademia Świętokrzyska, Instytut Chemii, ul. Chęcińska 5, 25-020 Kielce

autor

Jaroniec M.

• Kent State University, Department of Chemistry, Kent, 44-242 Ohio, USA

autor

Jedynak A.

• Akademia Świętokrzyska, Instytut Chemii, ul. Chęcińska 5, 25-020 Kielce

Bibliografia

• 1. H. JANKOWSKA, A. ŚWIĄTKOWSKI, J. CHOMA: Active Carbon, Ellis Horwood Ltd., Chichester 1991.
• 2. J. W. PATRICK (Ed.): Porosity in Carbons. Edward Arnold, London 1995.
• 3. J. CHOMA, M. JARONIEC, M. KLOSKE: Właściwości adsorpcyjne uporządkowanych mezoporowatych adsorbentów krzemionkowych. Biblioteka Wiadomości Chemicznych, 2001, ss. 89-137.
• 4. J. CHOMA, M. JARONIEC: Struktura porowata i właściwości adsorpcyjne węgli aktywnych. Wiadomości Chcm., 1990, T. 44, ss. 35-69.
• 5. J.-S. YU, S. B. YOON, G. S. CHAI: Ordered uniform porous carbon by carbonization of sugars. Carbon, 2001, Vol. 39, pp. 1442-1446.
• 6. R. RYOO, S. J. JOO, S. JUN: Synthesis of highly ordered carbon molecular sieves via template-mcdiatcd structural transformation. J. Phys. Chem. B, 1999, Vol. 103, pp. 7743-7746.
• 7. T. OHKUBO, J. MIYAWĄKI, K. KANEKO, R. RYOO, N. A. SEATON: Adsorption properties of templated mesoporous carbons (CMK-1) for nitrogen and supcrcritical methane - experimental and GCMC simulations. J. Phys. Chem. B, 2002, Vol. 106, pp. 6523-6528
• 8. R. RYOO, S. H. JOO, M. KRUK, M. JARONIEC: Ordered mesoporous carbons. Advanced Mater., 2001, Vol. 13, pp. 677-680.
• 9. K. OSSEO-ASSARE, F. J. ARRIAGADA: Novel activation pro- ccss for preparing highly mesoporous carbon matcrials. Colloids Sur., 1990, Vol. 50, pp. 321-339.
• 10. S. HAN, T. HYEON: Simple silica particie template synthesis of mesoporous carbons. Chcm. Commun., 1999, pp. 1955-1956.
• 11. Z. LI, M. JARONIEC: Silica-gel templated mesoporous carbons prepared from mesophase pitch and polyacrylonitryle. Carbon, 2001, Vol. 39, pp. 2077-2088.
• 12. Z. LI, M. JARONIEC: Colloidal imprinting: A novel approach to the synthesis of mesoporous carbons. J. Am. Chem. Soc., 2001, Vol. 123, pp. 9208-9209.
• 13. S. KANG, J. S. YU, M. KRUK. M. JARONIEC: Synthesis of ordered mesoporous carbon with 62 nm spherical pores that exhi- bit unique gas adsorption properties. Chem. Commun., 2002, pp. 1670-1671.
• 14. S. JUN, S. H. JOO, R. RYOO, M. KRUK, M. JARONIEC, Z. LIU, T. OHSUNA, O. TERASAKI: Synthesis of new, nanoporous carbon with hexagona!ly ordered mcsostructure. J. Am. Chem. Soc., 2000, Vol. 12, pp. 10712-10713.
• 15. S. H. JOO, S. J. CHOI, I. OH, J. KWAK, Z. LIU, O. TERASAKI, R. RYOO: Ordered nanoporous array of carbon supporting high dispersions of platinum nanoparticles. Naturę, 2001, Vol. 412, pp. 169-172.
• 16. S. J. GREGG, K. S. W. SING: Adsorption, Surface Area and Porosity. Acadcmic Press, London 1991.
• 17. J. CHOMA, M. JARONIEC, E. MICHALSKI, M. KLOSKE: Charakteryzacja struktury uporządkowanych nanoporowatych materiałów krzemionkowych na podstawie adsorpcji argonu w temperaturze 77 K. Ochrona Środowiska, 2002, nr 4, ss. 3-9.
• 18. E. P. BARRETT, L. G. JOYNER, P. P. HALENDA: The determination of pore voIume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms. J. Am. Chcm. Soc., 1951, Vol. 73, pp. 373-383.
• 19. S. POLARZ, B. SMARSLY: Nanoporous materials. J. Nano- science and Nanotechnology, 2002, Vol. 2, pp. 581-612.
• 20. A. STEIN: Advances in microporous and mesoporous solidshighlights of rcccnt progress. Adv. Mater., 2003, Vol. 15, pp. 763-775