Badanie właściwości adsorpcyjnych nieuporządkowanych i uporządkowanych nanoporowatych materiałów węglowych

• Autorzy: Choma J.

Warianty tytułu

EN

Studies of adsorption properties of disordered and ordered nanoporous carbonaceous materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono porównanie właściwości adsorpcyjnych węgli aktywnych i dobrze uporządkowanych adsorbentów - CIC. Dla dwóch przemysłowych węgli aktywnych MED-FE i WG-12 (z firmy Gryfskand, Hajnówka) oraz dla dwóch uporządkowanych adsorbentów węglowych CIC-13 i CIC-24 (zsyntezowanych metodą koloidalnego odwzorowania) wyznaczono metodą objętościową (analizator adsorpcyjny ASAP 2010, Micromeritics, Norcross, GA, USA) niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych od ok. 10-5 do ok. 1,0. Za pomocą metody Brunauera, Emmetta i Tellera (BET), metody αs Gregga i Singa oraz metody Barretta, Joynera i Halendy (BJH) charakteryzowano strukturę porowatą badanych adsorbentów. Stwierdzono, że badane węgle aktywne są mikro- i mezoporowatymi adsorbentami o powierzchni właściwej równej 1810 (MED-FE) i 1410 m2/g (WG-12), z wymiarem porów równym ok. 2 nm, natomiast uporządkowane adsorbenty węglowe są mezoporowatymi materiałami o powierzchni BET równej 405 (CIC-13) i 415 m2/g (CIC-24) z wymiarem porów dla maksimum funkcji rozkładu ich objętości równym 12,7 (CIC-13) i 23,6 nm (CIC-24). Uzyskane wyniki wskazują, że otrzymane materiały węglowe CIC są bardzo dobrze uporządkowanymi adsorbentami węglowymi, które już wkrótce mogą stać się konkurencyjnymi materiałami dla klasycznych węgli aktywnych w oczyszczaniu wody i powietrza, a także w katalitycznych procesach przemysłowych.

EN

The paper includes comparison of adsorption properties of commonly known and widely used carbonaceous adsorbents - active carbons and new well-ordered carbonaceous adsorbents - CIC. For two commercial active carbons MED-FE and WG-12 (from Gryfskand, Hajnowka, Poland), and for two carbonaceous adsorbents CIC-13 and CIC-24 (synthesized by colloidal imprinted method), the low temperature (77 K) nitrogen adsorption isotherms, in wide range of relative pressures from approx. 10-5 to approx. 1.0, were obtained using volumetric method (adsorption analyzer ASAP-2010, Micromeritics, Norcross, GA, USA). These isotherms were bases for further calculations. Brunauer, Emmett and Teller (BET) method, Gregg and Sing αs -method, and Barrett, Joyner and Halenda (BJH) method were used to obtain specific surface area BET, micropore volume and specific surface area of mesopores of active carbons and primary mesopore volume and external surface area of ordered carbonaceous materials and pore size distribution functions and maximum values of most characteristic peaks. It was found that studied active carbons are micro- and mesoporous adsorbents with surface area equal to 1810 (MED-FE) and 1410 m2/g (WG-12), with pore dimension equal approx. 2 nm, while ordered carbonaceous adsorbents are mesoporous with BET surface area equal to 405 (CIC-13) and 415 m2/g (CIC-24) with the maximum of volume distribution functions for diameter equal to 12.7 (CIC-13) and 23.6 nm (CIC-24). The presented results indicate that the obtain CIC ordered carbonaceous materials are high quality adsorbents and soon may become competitive for classic active carbons in water and air purification processes as well as in catalytic commercial processes. The paper also proves that nitrogen adsorption data with correctly chosen analyses methods are useful in characterizing miscellaneous porous materials.

Słowa kluczowe

PL

nieuporządkowane i uporządkowane nanoporowate materiały węglowe; adsorpcja azotu; struktura porowata

EN

disordered and ordered nanoporous carbonaceous materials; nitrogen adsorption; porous structure

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2004
• Tom: T. 7, nr 1
• Strony: 7--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Choma J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Instytut Chemii, ul. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Jaroniec M., Choma J., Theory of gas adsorption on structurally heterogeneous solids and its application for characterizing activated carbons, Chemistry and Physics of Carbon 1989, 22, 197-243.
• [2] Choma J., Jaroniec M., Kioske M, Właściwości adsorpcyjne uporządkowanych mezoporowatych adsorbentów krzemionkowych, Wiadomości Chemiczne Biblioteka 2001, 89-137.
• [3] Li Z., Jaroniec M., Colloidal imprinting: A novel approach to the synthesis of mesoporous carbons, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9208-9209.
• [4] Kang S., Yu J.S., Kruk M„ Jaroniec M„ Synthesis of ordered mesoporous carbon with 62 nm spherical pores that exhibit unique gas adsorption properties, Chem. Commun. 2002, 1670-1671.
• [5] Li Z., Jaroniec ML, Mesoporous carbons synthesized by imprinting ordered and disordered porous structures of silica particles in mesophase pitch, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 824-826.
• [6] Choma J., Jaroniec M., Jedynak A., Otrzymywanie i charakterystyka uporządkowanych nanoporowatych materiałów węglowych, Ochr. Śród. 2003, 25, 4, 13-18.
• [7] Gregg S.J., Sing K.S.W., Adsorption, Surface Area and Porosity, Academic Press, London 1982.
• [8] Jankowska H., Świątkowski A., Choma J., Active carbon, Horwood Ellis Ltd., Chichester 1991.
• [9] Kruk M., Jaroniec M., Gadkaree K.P., Nitrogen adsorption studies of novel synthetic active carbons, J. Colloid Interface Sei. 1997, 192, 250-256.
• [10] Barrett E.P., Joyner L.G., Halenda P.P., The determination of pore volume and area distributions in porous substances. I. Computations from nitrogen isotherms, J. Am. Chem. Soc. 1951, 73, 373-383.
• [11] Sing K.S.W., Everett D.H., Haul R.A.W., Moscou L., Pierotti R.A., Rouquerol J., Siemieniewska T., Reporting physisorption data for gas/solid systems with special reference to the determination of surface area and porosity, Pure Appl. Chem. 1985, 57, 603-619.