Charakterystyka spektralna mezoporowatych węgli z nanocząstkami Ag, Au, TiO2 i Fe3O4

Garnuszek, M.; Szczepanik, B.; Gawinkowski, S.; Słomkiewicz, P.; Witkiewicz, Z.; Jedynak, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Charakterystyka spektralna mezoporowatych węgli z nanocząstkami Ag, Au, TiO2 i Fe3O4

Autorzy

Garnuszek M. , Szczepanik B. , Gawinkowski S. , Słomkiewicz P. , Witkiewicz Z. , Jedynak K.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Spectral characterization of mesoporous carbons modified by Ag, Au, TiO2 and Fe3O4 nanoparticles

Języki publikacji

Abstrakty

Określono możliwość zastosowania technik spektroskopowych do charakterystyki właściwości strukturalnych mezoporowatego węgla otrzymanego metodą miękkiego odwzorowania oraz zmodyfikowanego za pomocą nanocząstek Ag, Au, TiO2 i Fe3O4. Charakterystykę spektralną próbek otrzymanych węgli przeprowadzono techniką spektroskopii IR, FTIR oraz Ramana. Podczas syntezy materiałów węglowych w środowisku kwasowym zastosowano rezorcynol i formaldehyd jako prekursory węglowe w obecności kopolimeru trójblokowego Lutrol F127. Wyniki badań spektralnych wykazały, że zastosowane metody syntezy mezoporowatych węgli pozwoliły na uzyskanie materiałów węglowych o odtwarzalnej budowie. Modyfikacja powierzchni węgla badanymi nanocząstkami spowodowała wyraźne zmiany w widmach Ramana, FTIR i IR kompozytów węglowych, przy czym na zmianę ich właściwości najsilniej wpłynęły tlenki metali. Widma te pokazały również, że w strukturze otrzymanych materiałów węglowych pojawiły się uporządkowane fragmenty grafenowe podobne do tych, jakie występują w nanorurkach węglowych.

The structural properties of mesoporous carbons modified by Ag, Au, TiO2 and Fe3O4 nanoparticles were studied using IR, FT-IR and Raman spectroscopy. The carbon materials were prepared by the soft-templating method in an acidic medium, with resorcinol and formaldehyde as the carbon precursors and triblock copolymer Lutrol F127 as a soft template. Spectral analysis has revealed that these carbons are characterized by a repeatable structure. The modification of the carbon surface by the nanoparticles examined has caused some noticeable changes in the Raman, FT-IR and IR spectra of the carbon composites, and most of the influence on the modification of the surface comes from metal oxides. The spectra have also shown that the carbon materials tested contain some ordered fragments of graphene structures similar to those occurring in carbon nanotubes.

Słowa kluczowe

uporządkowany węgiel mezoporowaty modyfikacja nanocząstki widmo IR widmo FTIR widmo Ramana

ordered mesoporous carbon modification nanoparticles IR spectrum FT-IR spectrum Raman spectrum

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2012

Tom

Vol. 34, nr 4

Strony

17--22

Opis fizyczny

Bibliogr. 31 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Garnuszek M.

autor

Szczepanik B.

autor

Gawinkowski S.

autor

Słomkiewicz P.

autor

Witkiewicz Z.

autor

Jedynak K.

Uniwersytet Jana Kochanowskiego, Wydział Matematyczno-Przyrodniczy, ul. Świętokrzyska 15G, 25-406 Kielce

Bibliografia

1. P. KARANDIKAR, K.R. PATIL, A. MITRA, B. KAKADE, A.J. CHANDWADKAR: Synthesis and characterization of mesoporous carbon through inexpensive mesoporous silica as a template. Microporous and Mesoporous Materials 2007, Vol. 98, pp. 189–199.
2. A. VINU, M. MIYAHARA, T. MORI, K. ARIGA: Carbon nanocage: A large-pore cage-type mesoporous carbon material as an adsorbent for biomolecules. Journal of Porous Materials 2006, Vol. 13, pp. 379–383.
3. S.K. VERMA, P.L. WALKER Jr: Alteration of molecular sieving properties of microporous carbons by heat treatment and carbon gasification. Carbon 1990, Vol. 28, pp. 175–184.
4. T.X. NGUYEN, S.K. BHATIA: Characterization of heat-treated porous carbons using argon adsorption. Carbon 2006, Vol. 44, pp. 646–652.
5. R. RYOO, S.H. JOO, S. JUN: Synthesis of highly ordered carbon molecular sieves via template-mediated structural transformation. The Journal of Physical Chemistry B 1999, Vol. 103, pp. 7743–7747.
6. R. RYOO, S.H. JOO, M. KRUK, M. JARONIEC: Ordered mesoporous carbons. Advanced Materials 2001, Vol. 13, pp. 677–681.
7. C. LIANG, Z. LI, S. DAI: Mesoporous carbon materials: Synthesis and modification. Angewandte Chemie International Edition 2008, Vol. 47, pp. 3696–3717.
8. Y. WAN, Y.F. SHI, D.Y. ZHAO: Supramolecular aggregates as templates: Ordered mesoporous polymers and carbons. Chemistry of Materials 2008, Vol. 20, pp. 932–945.
9. J. CHOMA, J. GÓRKA, M. JARONIEC, A. ZAWIŚLAK: De-velopment of microporosity in mesoporous carbons. Topics in Catalysis 2010, Vol. 53, pp. 283–290.
10. M. JARONIEC, J. GÓRKA, J. CHOMA, A. ZAWIŚLAK: Synthesis and properties of mesoporous carbons with high loadings of inorganic species. Carbon 2009, Vol. 47, pp. 3034–3040.
11. S. ZHU, H. ZHOU, M. HIBINO, I. HONMA, M. ICHIHARA: Synthesis of MnO2 nanoparticles confined in ordered mesoporous carbon using a sonochemical method. Advanced Functional Materials 2005, Vol. 15, pp. 381–386.
12. J.M. CAO, Y.L. CAO, X. CHANG, M.B. ZHENG, J.S. LIU, H.M. JI: Synthesis of silver nanoparticles within ordered CMK-3 mesoporous carbon. Studies in Surface Science and Catalysis 2005, Vol. 156, pp. 423–426.
13. J. GÓRKA, M. JARONIEC: Incorporation of inorganic nanoparticles into mesoporous carbons synthesized by soft templating. Journal of Physical Chemistry C 2008, Vol. 112, pp. 11657–11660.
14. J. CHOMA, M. JARONIEC, M. KLOSKE, A. ZAWIŚLAK: Mezoporowate materiały węglowe: Synteza z wykorzystaniem matryc krzemionkowych i charakterystyka właściwości adsorpcyjnych. Ochrona Środowiska 2008, vol. 30, nr 2, ss. 3–15.
15. J. CHOMA, K. JEDYNAK, J. GÓRKA, M. JARONIEC: Morfologia i właściwości adsorpcyjne mezoporowatych węgli z nanoczastkami srebra. Ochrona Środowiska 2011, vol. 33, nr 1, ss. 3–8.
16. J. CHOMA, K. JEDYNAK, J. GÓRKA, M. MARSZEWSKI, M. JARONIEC: Synteza i właściwości mezoporowatych węgli z cząstkami złota. Ochrona Środowiska 2011, vol. 33, nr 3, ss. 3–8.
17. X. WANG, S. DAI: A simple method to ordered mesoporous carbons containing nickel nanoparticles. Adsorption 2009, Vol. 15, pp. 138–144.
18. Z. LEI, Y. XIAO, L. DANG, S. BAI, L. AN: Graphitized carbon with hierarchical mesoporous structure templated from colloidal silica particles. Microporous and Mesoporous Materials 2008, Vol. 109, pp. 109–117.
19. J. ZHOU, J. HE, T. WANG, D. SUN, G. ZHAO, X. CHEN, D. WANG, Z. DI: NiCl2 assisted synthesis of ordered mesoporous carbon and a new strategy for a binary catalyst. Journal of Materials Chemistry 2008, Vol. 18, pp. 5776–5781.
20. J. YAO, L. LI, H. SONG, C. LIU, X. CHEN: Synthesis of magnetic separable ordered mesoporous carbons from F127/[Ni(H2O)6](NO3)2/resorcinol-formaldehyde composites. Carbon 2009, Vol. 47, pp. 436–444.
21. Y. ZHAI, Y. DOU, X. LIU, B. TU, D.Y. ZHAO: One-pot synthesis of magnetically separable ordered mesoporous carbon. Journal of Materials Chemistry 2009, Vol. 19, pp. 1–10.
22. R. LIU, Y. REN, Y. SHI, F. ZHANG, L. ZHANG, B. TU, D.Y. ZHAO: Controlled synthesis of ordered mesoporous C-TiO2 nanocomposites with crystalline titania frameworks from organic-inorganic-amphiphilic coassembly. Chemistry of Materials 2008, Vol. 20, pp. 1140–1146.
23. S. SAKTHIVEL, H. KISCH: Daylight photocatalysis by carbon-modified titanium dioxide. Angewandte Chemie International Edition 2003, Vol. 42, pp. 4908–4911.
24. J. CHOMA, K. JEDYNAK, J. GÓRKA, M. JARONIEC: Soft-templating synthesis and adsorption properties of mesoporous carbons with embedded silver nanoparticle. Adsorption 2011, Vol. 17, pp. 461–466.
25. J. CHOMA, K. JEDYNAK, J. GÓRKA, M. JARONIEC: Właściwości adsorpcyjne mezoporowatych węgli z nanocząstkami dwutlenku tytanu otrzymanych w obecności kopolimerów blokowych. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 4, ss. 3–7.
26. M. KRUK, M. JARONIEC, A. SAYARI: Application of large pore MCM-41 molecular sieves to improve pore size analysis using nitrogen adsorption measurements. Langmuir 1997, Vol. 13, pp. 6267–6273.
27. D.J. KIM, H.I. LEE, J.E. YIE, S.-J. KIM, J.M. KIM: Ordered mesoporous carbons: Implication of surface chemistry, pore structure and adsorption of methyl mercaptan. Carbon 2005, Vol. 43, No. 9, pp. 1868–1873.
28. N.B. COLTHUP, L. DAY, S. WILBERLEY: Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy. Academic Press, London 1975.
29. R.M. SILVERSTEIN, F.X. WEBSTER, D.J. KIEMLE: Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych. PWN, Warszawa 2008.
30. B.J. HYUN, A.M. SHANMUGHARAJ, N.W. HYUN, C.W. SEOK, R.S. HUN: Surface chemical functionalized single-walled carbon nanotube with anchored phenol structures: Physical and chemical characterization. Applied Surface Science 2007, Vol. 253, pp. 4150–4155.
31. P. DELHAES, M. COUZI, M. TRINQUECOSTE, J. DEN-TZER, H. HAMIDOU, C. VIX-GUTERL: A comparison between Raman spectroscopy and surface characterizations of multiwall carbons nanotubes. Carbon 2006, Vol. 44, pp. 3005–3013.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPOB-0051-0010