Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Synteza i właściwości adsorpcyjne koloidalnie odwzorowanych nanoporowatych węgli otrzymanych z kopolimeru chlorku winylidenu i chlorku winylu (Saranu)

Choma J., Jaroniec M., Zawiślak A., Górka J.

Ochrona Środowiska

|

2009

|

Vol. 31, nr 1

3-7

PL

W pracy zaproponowano prostą syntezę mikro- i mikro-mezoporowatego węgla z wykorzystaniem koloidalnej krzemionki o wymiarach ok. 24 nm i kopolimeru chlorku winylidenu i chlorku winylu (Saranu) jako prekursora węglowego. W celach porównawczych z samego kopolimeru, bez dodatku koloidalnej krzemionki, otrzymano całkowicie mikroporowaty materiał węglowy. Otrzymany z udziałem krzemionki koloidalnej węgiel mikro-mezoporowaty miał powierzchnią właściwą ok. 850 m2/g, natomiast węgiel mikroporowaty - ok. 1000 m2/g. Udział objętości mikro- i mezoporów stanowił po 50% całkowitej objętości porów węgla mikro-mezoporowatego, matomiast w wypadku węgla mikroporowatego udział mikroporów stanowił blisko 100% całkowitej objętości porów. O ile wymiar mikroporów w obu węglach wynosił ok. 1 nm, o tyle duże, jednorodne, sferyczne mezopory w węglu mikro-mezoporowatym miały wymiar ok. 25 nm, zgodny z wymiarem krzemionki koloidalnej użytej w procesie syntezy tego materiału. Pomiary adsorpcji azotu wykazały, że mezopory były połączone ze sobą i w związku z tym dostępne w procesie adsorpcji tego gazu. Ponadto wykazano, że dobrze rozwinięta mikroporowatość węgla powstała podczas procesu karbonizacji w wyniku termicznego rozkładu kopolimeru (Saranu). Wydaje się, że zaproponowaną metodę można wykorzystać do produkcji mikro-mezoporowatych węgli na skalę techniczną.

EN

A simple strategy is proposed for the synthesis of microporous and micro-mesoporous carbons by using colloidal silica (approx. 24 nm in diameter; hard template) and the vinylidene and vinyl chloride copolymer (Saran) as a carbon precursor. For the purpose of comparison, microporous carbon was obtained from the copolymer alone, with no addition of colloidal silica. When colloidal silica was added, the micro-mesoporous carbon obtained via this route exhibited a specific surface area approaching 850 m2/g, whereas the microporous carbon had a surface area of approx. 1000 m2/g. The micropore and mesopore volumes accounted for about 50% each to the total pore volume of the micro-mesoporous carbon; as for the microporous carbon, the micropore volume was close to 100% of the total pore volume. In both the carbons, the size of micropores approached 1 nm. In the micro-mesoporous carbon the uniform and spherical mesopores were approx. 25 nm in size, which coincided with the size of the colloidal silica used for the synthesis of this material. Nitrogen adsorption measurements have shown that the mesopores were interconnected and accessible to the molecules of this gas in the course of the process. Moreover, it has been demonstrated that the well-developed microporosity was formed during carbonization due to the thermal decomposition of the copolymer (Saran). Apparently, the method proposed can be used for large-scale preparation of micro-mesoporous carbons.

2

Adsorpcyjne właściwości nanoporowatych materiałów węglowych otrzymanych z wykorzystaniem matryc krzemionkowych i polimerowych

Choma J., Jaroniec M., Zawiślak A., Jedynak K.

Ochrona Środowiska

|

2009

|

Vol. 31, nr 3

17-24

PL

Przedstawiono wyniki badań dotyczące syntezy i charakterystyki właściwości adsorpcyjnych mezoporowatych materiałów węglowych i ich posyntezowej aktywacji w celu otrzymania mikro-mezoporowatych węgli. Omówiono najważniejsze metody otrzymywania węgli z uporządkowanymi lub jednorodnymi mezoporami, szczególnie z wykorzystaniem uporządkowanych mezoporowatych krzemionek, koloidów krzemionkowych i kopolimerów trójblokowych jako matryc. Pierwsze dwa typy matryc są matrycami stałymi, natomiast kopolimery blokowe nalezą do tzw. matryc miękkich. Charakterystyka właściwości adsorpcyjnych nanoporowatych węgli opierała się na izotermach adsorpcji azotu, a w szczególności na obliczeniu funkcji rozkładu objętości porów. Izotermy te wykorzystano także do wyznaczenia powierzchni właściwej, całkowitej objętości porów, objętości mikroporów i mezoporów, a także wymiaru porów odpowiadającego maksimum funkcji rozkładu objętości porów. Badania adsorpcyjne wykazały, że mezoporowate węgle miały dobrze rozwiniętą mezoporowatość, która może być łatwo uzupełniona mikroporami utworzonymi w wyniku dodatkowej posyntezowej aktywacji. Stwierdzono, że badane mikro-mezoporowate węgle są obiecującymi materiałami do adsorpcji i katalizy oraz zastosowań w inżynierii środowiska.

EN

This work reports a concise review of recent studies on the synthesis and characterization of the adsorption properties of mesoporous carbon materials and their post-synthesis activation in order to obtain micro-mesoporous carbons. The most important methods for the synthesis of carbons with ordered or uniform mesopores have been reviewed, especially those involving ordered mesoporous silicas, colloidal silica and block copolymers as templates. The first two types of templates are classified as hard templates, while the block copolymers are considered as soft templates. The adsorption properties of nanoporous carbons were characterized using nitrogen adsorption isotherms, especially for the evaluation of the pore size distribution. These isotherms were also used for the calculation of the specific surface area, total pore volume, the volumes of micropores and mesopores, and the pore sizes at the maxima of the pore size distributions. Adsorption studies have shown that the mesoporous carbons studied have a well developed mesoporosity, which can be easily supplemented by the micro-porosity obtained as a result of additional post-synthesis activation. It has been demonstrated that the micro-mesoporous carbons synthesized via this route are promising materials with a wide range of practical applications in adsorption, catalysis, and environmental pollution control.

3

Mezoporowate węgle : synteza i właściwości

Choma J., Jaroniec M., Zawiślak A.

Wiadomości Chemiczne

|

2008

|

[Z] 62, 5-6

373-402

EN

Porous carbonaceous materials are widely used in everyday life and industry because they possess very high surface area, pore volume and unique physicochemical properties, including high adsorption capacity for many organic molecules. Porous carbons have been prepared for hundreds of years, however traditional methods used for their preparation allow rather for a limited control of pore sizes and volumes of micropores and mesopores, which in fact results in a broad distribution of pore sizes. The most common applications of porous carbons include adsorption, catalysis, gas storage, purification of air and water and electrochemical applications [1,2]. This article presents a survey of literature devoted to new methods of synthesis and characterization of mesoporous carbonaceous materials. One of the major topics reviewed in this article is the synthesis of ordered mesoporous carbons (OMC) with a help of ordered mesoporous silicas (OMS) (Fig. 1) [7, 25], colloidal silica (Fig. 2 and 3) [11, 29, 40, 59] and colloidal silica crystals as hard templates [57]. In addition to the synthesis of OMC, this paper presents an overview of physicochemical properties of OMC, especially adsorption properties. The exemplary characteristics, which include BET surface area, pore volume and pore size distribution, are provided for selected carbon materials [29]. A special emphasis was placed on the method, which employs monolithic siliceous templates obtained by pressing colloidal silica followed by their impregnation with oxalic acid (catalyst), resorcinol and formaldehyde (carbon precursors), polymerization of carbon precursors, carbonization and template removal (Fig. 4) [60]. This method affords carbons with uniform spherical mesopores as well as carbon composites with inorganic nanoparticles (e.g., silver), which after additional activation (e.g., with KOH) give micro and mesoporous carbons with superior structural characteristics. A set of basic parameters for one of these carbons includes: the diameter of spherical pores of 26,8 nm, the BET surface area of 1300 m2/g and the single-point (total) pore volume of 4,3 cm3/g; however, only 0,19 cm3/g of the total pore volume belongs to micropores. After KOH activation the volume of micropores increased to 0,8 cm3/g, the BET surface area increased to 2300 m2/g, but the volume of mesopores was reduced to 1,8 cm3/g [60]. Another important topic reviewed in this article is the synthesis of mesoporous carbons from thermosetting polymers (e.g., phenolic resins) used as carbon precursors in the presence of block copolymers used as soft templates (Fig. 5) [29, 78, 79]. This new synthetic strategy affords mesoporous carbons in the form of monoliths, fibers and films and permits to scale up this process. Additional activation of the resulting carbons with KOH (Fig. 7) affords micro and mesoporous carbons with high surface area and large volumes of both types of pores, improving significantly their adsorption properties. A set of basic parameters for one of the soft-templated carbons includes: the BET surface area of about 500 m2/g, the total pore volume of 0,7 cm3/g and the pore width of about 9,7 nm. After KOH activation the BET surface area increased to about 900 m2/g, the total pore volume and the volume of micropores increased to 0,9 cm3/g and 0,22 cm3/g, respectively [79]. Novel ordered mesoporous carbons are not only attractive materials for various advanced applications but also for the development of accurate methods for characterization of porous solids. This article shows that in addition to such important characterization methods as transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and powder X-ray diffraction (XRD), adsorption of nitrogen, argon and other adsorbates (Fig. 8) is one of the key methods for the pore structure analysis, especially for the assessment of global properties of porous materials.

4

Wpływ blanszowania marchwi i gotowania mrożonek na zmiany zawartości karotenoidów i właściwości antyoksydacyjne

Fik M., Macura R., Zawiślak A.

Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej

|

2008

|

R. 43, nr 6

66-70

PL

W pracy przedstawiono wyniki wpływu obróbki termicznej (blanszowanie w wodzie oraz w 0,1% roztworze kwasu cytrynowego, gotowanie w wodzie i na parze) oraz przechowywania zamrażalniczego na zawartość karotenoidów i aktywność przeciwutleniającą marchwi odmiany Monanta. Stwierdzono, że wszystkie stosowane w pracy procesy cieplne spowodowały nieznaczne zmniejszenie zawartości karotenoidów w badanym surowcu. Największe ich ubytki wykazano w przypadku blanszowania i gotowania w wodzie, wynoszące odpowiednio 17 i 13%, a najmniejsze powodował proces gotowania na parze (8%). Nie zaobserwowano natomiast większych zmian ilościowych tych substancji podczas 4-miesięcznego składowania zamrażalniczego. Procesy cieplne powodowały również zmniejszenie aktywności anty oksydacyjnej marchwi, przy czym najmniejsze zmiany stwierdzono w materiale blanszowanym w roztworze kwasu cytrynowego. Z kolei w czasie zamrażalniczego przechowywania aktywność ta wyraźnie obniżała się w marchwi nie blanszowanej, utrzymywała się na stałym poziomie w surowcu blanszowanym w roztworze kwasu cytrynowego i nieznacznie zwiększała się w próbach blanszowanych w wodzie.

EN

This paper investigates the effect of thermal processing as well as of the period of frozen storage on the content of carotenoids in Monanta carrot and its antioxidant activity. The applied thermal processing included blanching in water and in citric acid 0.1% solution, boiling in water and in steam. It has been found that all applied thermal processes led to a slight decrease in carotenoids content in the analysed raw material. The highest loses were noted in the case of blanching and boiling in water, being 17 and 13%, respectively, whereas the smallest (8%) were observed for boiling in water. During 4-month of frozen storage the greater changes in carotenoids' accumulation were not stated. Thermal processes reduced an antioxidant activity in carrot, with the lowest changes being observed in sampies blanched in the citric acid solution. Then, in frozen storage, the activity was visible decreasing in non-blanched carrot, maintained the same level in the raw material blanched in the citric acid solution and finally slightly decreased in the samples blanched in water.

5

Synteza i właściwości mezoporowatych węgli otrzymanych z żywic fenolowych w obecności polimerów blokowych

Choma J., Kloske M., Zawiślak A., Jaroniec M.

Ochrona Środowiska

|

2007

|

R. 29, nr 1

3-9

PL

Zaproponowano syntezę mezoporowatego węgla poprzez polimeryzację floroglucyny i formaldehydu w obecności trójblokowego kopolimeru Lutrol F127 użytego jako składnik strukturotwórczy. Otrzymany w ten sposób węgiel MC-ST scharakteryzowano na podstawie izoterm adsorpcji i desorpcji azotu w temperaturze 77 K, które użyto do wyznaczenia powierzchni właściwej, objętości porów i funkcji rozkładu objętości porów. Stwierdzono, że otrzymany węgiel MC-ST zawiera jednorodne mezopory o średnim wymiarze ok. 9 nm, ma powierzchnię właściwą ok. 450 m2/g i całkowitą objętość porów 0,70 cm3/g. Wykazano, że otrzymany materiał jest mezoporowatym węglem z niewielkim, mało znaczącym, udziałem mikroporów.

EN

Mesoporous carbon was synthesized by polymerization of phloroglucinol and formaldehyde in the presence of the triblock copolymer Lutrol F127 used as the structure directing agent. The resulting MC-ST carbon was characterized on the basis of the nitrogen adsorption-desorption isotherm measured at 77 K, which was used to evaluate the specific surface area, pore volume and pore size distribution. It has been shown that the MC-ST carbon contains uniform mesopores with a diameter of about 9 nm, and has a specific surface area and a total pore volume of about 450 m2/g and about 0.70 cm3/g, respectively. The material is a mesoporous carbon with a very small fraction of micropores.

6

Adsorpcja par benzenu na mezoporowatym węglu otrzymanym w wyniku karbonizacji żywicy fenolowej w obecności polimeru blokowego

Choma J., Jaroniec M., Klinik J., Zawiślak A.

Karbo

|

2007

|

Nr 1

7-10

PL

Otrzymano mezoporowaty węgiel poprzez polimeryzację floroglucyny i formaldehydu użytych w charakterze prekursorów węglowych w obecności trójblokowego kopolimeru Lutrol F127 jako związku odpowiedzialnego za kanałową strukturę porowatego węgla. Otrzymany węgiel charakteryzowano na podstawie izotermy adsorpcji i desorpcji par benzenu wyznaczonej w temperaturze 298 K w szerokim przedziale ciśnień względnych od 10-3 do 0,99. Wykorzystano metodę BET, α i BJH do standardowej charakterystyki właściwości adsorpcyjnych tego materiału. Stwierdzono, że badany mezoporowaty węgiel ma jednorodne mezopory o średnim wymiarze ok. 9 nm, powierzchnię właściwą ok. 450 m2/g i całkowitą objętość porów 0,66 cm3/g. Podobne parametry adsorpcyjne uzyskano także na podstawie niskotemperaturowej adsorpcji azotu. Otrzymany węgiel jest mezoporowaty z niewielką ilością mikroporów. Powyższe badania stanowią pierwszą próbę oceny porowatości mezoporowatych węgli (otrzymanych w wyniku karbonizacji żywicy fenolowej w obecności kopolimeru blokowego) na podstawie danych adsorpcji par benzenu.

EN

Mesoporous carbon was prepared by polymerization of phloroglucinol and formaldehyde used as carbon precursors in the presence of block copolymer Lutrol F127 employed as the agent responsible for the formation of a channel-like structure of porous carbon. The resulting carbon was characterized on the basis of adsorption-desorption isotherm for benzene vapor measured at 298 K over a wide range of relative pressures from 0.001 to 0.99. The BET, α and BJH methods were used for the standard characterization of adsorption properties of this material. It is shown that the mesoporous carbon studied possesses uniform mesopores having average width of about 9 nm, the specific surface area of about 450 m2/g and the total pore volume of about 0.66 cm3/g. Similar adsorption parameters were obtained on the basis of nitrogen adsorption data. The carbon studied is a mesoporous solid with a very small amount of micropores. This study is the first attempt for the estimation of porosity of novel mesoporous carbons (prepared via carbonization of phenolic resin in the presence of block copolymer) on the basis of adsorption data for benzene vapor.

7

Charakterystyka węgli aktywnych o bardzo dobrze rozwiniętej porowatości za pomocą funkcji rozkładu objętości porów

Choma J., Kloske M., Zawiślak A., Jaroniec M.

Karbo

|

2006

|

Nr 4

214-220

PL

Na podstawie danych adsorpcyjnych azotu, dla trzech węgli aktywnych o silnie rozwiniętej porowatości, porównano trzy metody wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów. Do porównania wykorzystano zmodyfikowaną wersję metody Barretta-Joynera-Halendy (BJH), numeryczną metodę niezlokalizowanej teorii funkcjonału gęstości (NLDFT) oraz metodę opartą na różniczkowym rozkładzie potencjału adsorpcyjnego (JGC). Dodatkowo przedstawiono standardową charakterystykę struktury porowatej węgli aktywnych wykorzystując równanie BET i metodę porównawczą α s. Stwierdzono, że chociaż obecnie metoda niezlokalizowanej teorii funkcjonału gęstości najlepiej odtwarza funkcję rozkładu objętości porów węgli aktywnych, to pozostałe metody (zmodyfikowana metoda BJH w obszarze mezoporów oraz metoda JGC w obszarze mikroporów) dostarczają też użytecznych informacji o porowatości węgli.

EN

Three methods for calculation of the pore size distribution were compared using nitrogen adsorption data for active carbons with very well developed porosity. This comparison was made for the modified version of the Barrett-Joyner-Halenda (BJH) method, nonlocalized density functional theory numerical one (NLDFT) and a method based on the adsorption potential distribution function (JGC). In addition, the standard characterization of these carbons was performed using the BET and α s comparison methods. It was shown that although the nonlocalized density functional theory currently seems to be the best way for assessment of the pore size distribution for active carbons, the other two methods (modified BJH method in the range of mesopores and the JGC method in the micropore ) also provide useful information about porosity of adsorbents.

8

Charaktersytyka nanoporowatych węgli aktywnych za pomocą izoterm adsorpcji z fazy gazowej

Choma J., Zawiślak A.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

T. 9, nr 1

37-48

PL

Dla trzech przemysłowych węgli aktywnych wyznaczono metodą objętościową niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji-desorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych (od ok. 10-6 do ok. 1,0). Izotermy te wykorzystano do charakterystyki właściwości strukturalnych i powierzchniowych węgli aktywnych o bardzo dobrze rozwiniętej porowatości. W tym celu wykorzystano metodę BET i αs w kombinacji z zaawansowanymi numerycznymi metodami opartymi na teorii funkcjonału gęstości i funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. Do analizy izoterm adsorpcji z fazy gazowej zastosowano równania izoterm adsorpcji Dubinina-Stoeckli oraz Jarońca-Chomy. przydatne do opisu niejednorodnych mikroporowatych węgli aktywnych. Taka kombinacja dobrze znanych metod wraz z metodami nowymi dostarcza ilościowych informacji dotyczących mikro- i mezoporowatości badanych węgli aktywnych. Takie parametry struktury porowatej, jak: powierzchnia właściwa BET, całkowita powierzchnia właściwa, objętość mikroporów. powierzchnia właściwa mezoporów i całkowita objętość porów, ale również funkcje rozkładu objętości porów i rozkładu potencjału adsorpcyjnego wskazują na istotne zróżnicowanie badanych węgli aktywnych. O ile węgiel aktywny NP5 jest mikroporowaty, o tyle węgle WY-A900 i BAX 1500 są mikro-mezoporowate, wszystkie z bardzo silnie rozwiniętą porowatością.

EN

Nanoporous carbons are very popular materials in science and technology. They have been widely used as adsorbents, chromatographic packings, supports, catalysts as well as ma-terials for gas storage, electrodes and electric double layer capacitors. Adsorption application of nanoporous carbons involves such processes as purification of air, water, industrial gases, solvent recovery, separation of gas and liquid mixtures. The aim of this paper is to provide a short overview of the methodology for characterization of nanoporous carbons by using gas adsorption isotherms. In addition, a consistent thermodynamic approach is presented to study the structural and energetic heterogeneity of adsorbents. In this approach the adsorption potential distribution, which provides information about changes in the Gibbs free energy for a given system, is a key thermodynamic function. Low temperature nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77 K were measured by a volumetric method for three commercial active carbons in the entire range of relative pressures (from about 10-6 to about 1.0). These isotherms were used to characterize the structural and surface properties of active carbons of well developed porosity. For this purpose use of the BET and αs-plot methods in combination with advanced numerical methods based on the density functional theory calculations and adsorption potential distribution functions. The Dubinin-Stoeckli and Jaroniec-Choma equations for heterogeneous microporous carbons, are considered for the analysis of gas adsorption isotherms. The combination of well-known methods with a new ones allows for the quantitative estimation of micro- and mesoporosity of the active carbons studied. The parameters of the porous structure such as the BET surface area. Total surface area, micropore volume, mesopore surface area, and total pore volume as well as pore size and adsorption potential distributions, indicate a significant diifferation of the active carbons studied. While the active carbon NP5 is microporous, WV-A900 and BAX 1500 are micro-mesoporous carbons of highly developed porosity.