Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Zaburzenia genomowe – konsekwencje kliniczne i zastosowanie w diagnostyce

100%

Jaroniec M. , Ostalska-Nowicka D.

|

nr 1

2

Termodynamiczna analiza porowatości węgli aktywnych

100%

Choma J. , Jaroniec M.

|

tom Nr 9

308-313

PL

Przedstawiono opis termodynamicznej analizy danych adsorpcyjnych w celu uzyskania parametrów struktury porowatej węgli aktywnych. Podstawą tej analizy jest funkcja rozkładu potencjału adsorpcyjnego, która jest termodynamiczną charakterystyką danego układu adsorpcyjnego. Powyższa metoda analizy danych adsorpcyjnych pozwala na wyznaczenie całkowitej powierzchni właściwej węgla aktywnego, objętości mikroporów i średniego wymiaru mikroporów. Uzyskane parametry dla serii węgli aktywnych porównano z analogicznymi parametrami otrzymanymi na podstawie równania BET i porównawczej metody as. Porównanie to wskazuje, że termodynamiczna analiza danych adsorpcyjnych prowadzi często do bardziej wiarygodnych parametrów struktury węgli aktywnych, w szczególności w odniesieniu do pola powierzchni właściwej i średniego wymiaru porów.

EN

This paper presents a detailed description of thermodynamic analysis of adsorption data in order to obtain the structural parameters of active carbons. The foundation of this analysis is the adsorption potential distribution function, which is a unique characteristics of a given adsorption system. The above method of analysis of adsorption data allows for determination of the total specific surface area, micropore volume and average micropore size for active carbons. The obtained parameters for a series of active carbons have been compared with analogous ones evaluated on the basis of the BET and as plot methods. This comparison shows that the thermodynamic analysis of adsorption data provides often more realistic values of the structural parameters for active carbons, in particular in relation to the specific surface area and average pore size.

3

Nowe metody opisu struktury porowatej węgli aktywnych na podstawie danych adsorpcyjnych

100%

Choma J. , Jaroniec M.

Ochrona Środowiska

|

1999

|

tom nr 3

13-17

EN

The porous structure of the MAXSORB 20-SPD active carbon was characterized using nitrogen adsorption isotlierm at 77 K in a wide range of relative pressures (10[-7] to 0.995). It was shown that analysis of the distribution function of the adsorption potential permits evaluation of the total specific surface area, micropore volume and average micropore size. For many active carbons the adsorption potential distribution function lias tvo peaks; one of them corresponds to the monolayer formation on the surface of tfie micropore walls, and tlie other one reflects the volume filling of the micropores. The minimum between tliese two peaks can be identified as the point of the monolayer completion. It allows calculating the total specific surface area of the active carbon, which agrees with that evaluated on tlie basis of the DTF method. Assuming the model of slit-like pores it is possible to determine also the average pore size. It appears that the adsorption potential distribution can be of utility in characterizing the porous structure of active carbons.

4

Adsorpcyjne metody oceny powierzchniowych i strukturalnych właściwości materiałów MCM-41 o różnych wymiarach porów

100%

Choma J. , Jaroniec M.

|

tom Vol. 8, nr 10

1003-1009

PL

Pomiary rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (XRD) i niskotemperaturowej (77 K) adsorpcji azotu w szerokim przedziale ciśnień względnych (10-6+0,995) wykorzystano do charakterystyki powierzchniowych i strukturalnych właściwości materiałów krzemionkowych z rodziny MCM-41. Analizowano zarówno nisko-, jak i wysokociśnieniowe dane adsorpcyjne dla dobrze uporządkowanych MCM-41, które syntezowano w obecności związków powierzchniowo czynnych (surfaktantów) bromków: oktylotrimetyloamoniowego C8, decylotrimetyloamoniowego CIO i cetylotrimetyloamoniowego Cl6 oraz tetraetoksysilanu jako źródła krzemionki. Szczególną uwagę zwrócono na czas (5 dni) hydrotermicznej óbróbki mezoporowatych materiałów MCM-4l w temperaturze 373 K. Otrzymane próbki zawierały głównie pierwotne mezopory (ponad 80% całkowitej objętości porów) i nie zawierały mikroporów. Strukturę porowatącharakteryzowano za pomocą metody Brunauera, Emmetta i Tenera (BET), Gregga i Singa (as) oraz Barretta, Joynera i Halendy zmodyfikowanej ostatnio przez Kruka, Jarońca i Sayari (BJH-KJS). Stwierdzono, że stosowane parametry i funkcje rozkładu stanowią dobrą ilościową charakterystyką badanych MCM-41. Powyższe materiały odznaczały się wysoce uporządkowaną strukturą mezoporów, a tym samym bardzo dobrymi właściwościami adsorpcyjnymi.

EN

Powder X-ray diffraction (XRD) and low-temperature (77 K) nitrogen adsorption measurements in a wide range of relative pressures (10 do-6-0,995) were used to characterize the surface and structural properties of siliceous materials of the MCM-41 family. Both low- and high-pressure adsorption data were analyzed for highly ordered MCM-41 synthesized in the presence of surfactants: octyltrimethylammonium (C8), decyltrimethylammonium (C10) and cetyltrimethylammonium (C16) bromides by using tetraethoxysilane (TEOS) as the silica source. A special emphasis was placed on the time (5 days) of the hydrothermal formation of mesoporous MCM-41 materials at 373 K. The resulting samples possessed mainly primary mesopores (over 80% of the total pore volume) and did not have micropores. The porous structure was characterized by using the methods of Brunauer, Emmett &Teller (BET) and Gregg & Sing as well as the recently modified Barrett, Joyner & Halenda (BJH) method by Kruk, Jaroniec & Sayari (BJH-KJS). It is shown that the resulting parameters and distribution functions provide a quantitative characterization of the MCM-41 materials studied. These materials exhibited highly ordered mesoporous structures, and consequently they possessed very good adsorption properties.

5

Wpływ procesów odpopielania i utleniania węgli aktywnych na ich teksturę

100%

Choma J. , Jaroniec M.

|

tom Nr 1

2-7

PL

Trzy przemysłowe węgle aktywne odpopielano za pomocą stężonych kwasów HF i HC1, a następnie utleniano roztworem HNO3. Oznaczono zawartość substancji mineralnych (popiołu) oraz wyznaczono niskotemperaturowe izotermy adsorpcji azotu. Do ilościowej oceny zmian tekstury węgli aktywnych wywołanych procesami odpopielania i utleniania wykorzystano metodę BET, c^ oraz metodę DFT wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów. Stwierdzono, że odpopielanie węgli aktywnych, o stosunkowo dużej zawartości substancji mineralnych, za pomocą kwasów HF i HC1, powoduje częściową poprawę ich tekstury zarówno w obszarze mikro-jak i mezoporowatości. Natomiast utlenianie węgli aktywnych za pomocą HNO3 powoduje pewne pogorszenie tekstury tych węgli wywołane utlenianiem powierzchni węglowej. Chociaż odpopielanie i utlenianie węgli aktywnych może być dość kłopotliwe na skalę przemysłową to jednak prowadzenie obu tych procesów jest uzasadnione z punktu widzenia poprawy właściwości adsorpcyj-nych tych adsorbentów w stosunku do różnych adsorbatów.

EN

Three commercial active carbons were deashed by using concentrated HF and HC1 acids and subsequently oxidized with HNO3 acid. The resulting samples were analyzed for the ash content studied by low temperature nitrogen adsorption. The BET,

6

Analysis of adsorption isotherms of water vapor on unmodified and strongly oxidized active carbons

100%

Choma J. , Jaroniec M.

|

1998

|

tom Vol. 47, nr 7-8

17-31

EN

Adsorption isotherms of water vapor measured on unmodified and strongly oxidized active carbons at 298 K were analyzed by using different isotherm equations. It was shown that the wellknown Dubinin-Serpinsky equations fail to describe adsorption isotherms of water vapor on strongly oxidized active carbons. However these isotherms can be well described by equations of the theory of the micropore volume filling such as Dubinin-Astakhov and Jaroniec-Choma equations. This suggests that water vapor adsorption on strongly oxidized active carbons resembles more the volume filling of micropores than a molecular clustering mechanism typical for unoxidized carbons. A strong oxidation of active carbons leads to the formation of surface oxygen groups, which significantly enhance adsorption of water molecules at low pressure range in comparison to that unoxidized carbons.

PL

Analizowano izotermy adsorpcji pary wodnej zmierzone na niemodyfikowanych i silnie utlenionych węglach aktywnych w temp. 298 K przy użyciu różnych równań adsorpcji. Pokazano, że znane równania Dubinina-Sierpińskiego zawodzą w opisie izoterm adsorpcji pary wodnej na silnie utlenionych węglach aktywnych. Natomiast, te izotermy mogą być dobrze opisane za pomocą równań teorii objętościowego zapełniania mikroporów takich jak równania Dubinina-Astachowa i Jarońca-Chomy. To sugeruje, że adsorpcja pary wodnej na silnie utlenionych węglach aktywnych przypomina raczej objętościowe zapełnianie mikroporów niż mechanizm tworzenia kompleksów cząsteczkowych typowy dla nieutlenionych węgli. Silne utlenianie węgli aktywnych prowadzi do utworzenia tlenowych grup powierzchniowych, które znacznie zwiększają adsorpcję cząsteczek wody w obszarze niskich ciśnień w porównaniu z adsorpcją na nieutlenionych węglach.

7

Strukturalne właściwości heksagonalnie uporządkowanych mezoporowatych materiałów krzemionkowych otrzymywanych przy użyciu kationowych surfaktantów

100%

Choma J. , Jaroniec M.

|

2003

|

tom Vol. 52, nr 10

135-151

PL

Wykorzystując program komputerowy HyperChem modelowano cząsteczki kationowych surfaktantów, bromków alkilotrimetyloamoniowych (o liczbie atomów węgla w łańcuchu alkilowym od 8 do 18) i alkilotrietyloamoniowych (od 20 do 22). Na podstawie modelowych struktur surfaktantów określono wymiary micel, stanowiących wzorce dla porów uporządkowanych mezoporowatych materiałów krzemionkowych MCM-41. W celach porównawczych wykorzystano dane literaturowe dotyczące strukturalnej i adsorpcyjnej charakterystyki materiałów MCM-41 do wyznaczenia wymiarów porów na podstawie równania wiążącego adsorpcyjną objętość uporządkowanych porów i parametr struktury uzyskany metodą rozpraszania promieniowania rentgenowskiego. Ponadto wymiar porów oszacowano na podstawie funkcji rozkładu objętości porów wyznaczonej metodą Barretta, Joynera i Halendy (BJH) zmodyfikowaną przez Kruka, Jarońca i Sayari (KJS). Następnie sporządzono zależności wymiarów porów uzyskanych tymi trzema metodami od ilości atomów węgla w łańcuchu hydrofobowym surfaktantu i porównano je pod kątem ich przydatności do przewidywania wymiaru porów na podstawie długości łańcucha alkilowego w cząsteczce surfaktantu. Okazuje się, że zależność uzyskana dla wielkości porów przewidzianej na podstawie wielkości micel różni się od doświadczalnych zależności, ponieważ modelowanie micel nie uwzględnia efektu kurczenia się struktury krzemionki w procesie kalcynacji materiałów MCM-41 oraz zmian w konformacji łańcuchów hydrofobowych w micelach. W świetle tych ograniczeń, doświadczalna zależność wymiaru porów od ilości atomów węgla w łańcuchu surfaktantu wydaje się najbardziej przydatna do wyboru odpowiedniego surfaktanta do syntezy materiałów o określonej wielkości porów.

EN

The HyperChem computer software was utilized to model molecules of cationic surfactants, alkyltrimethylammonium bromides (with number of carbon atoms in the hydrophobic chain from 8 to 18) and alkyltriethylammonium bromides (with number of carbon atoms in the hydrophobic chain from 20 to 22). These modeled surfactant structures were used to determine the size of micelles, which were templates for ordered mesoporous siliceous materials MCM-41. For comparative purposes the literature data reporting the structural and adsorption characteristics of MCM-41 materials were used to determine the pore size by means of equation associating the adsorption volume of ordered pores with the structure parameter obtained from powder X-ray diffraction. Also, the pore size was estimated by using the Barrett, Joyner and Halenda (BJH) method modified by Kruk, Jaroniec and Sayari (KJS). Next, the relationships between the pore size evaluated by means of the three aforementioned methods and the number of carbon atoms in the hydrophobic chain of the surfactant were made and compared from the viewpoint of using them for predicting the pore size on the basis of the surfactant chain length. It is shown that the relationship for the pore size estimated on the basis of the micelle size differs from that obtained experimentally because the computer modeling of micelles does not take into account the shrinkage of silica structure during calcination of MCM-41 materials and the change in conformation of hydrophobic chains in micelles. In the light of these limitations, the experimental dependence of the pore size on the number of carbon atoms in the surfactant chain seems to be the most useful for selection of proper surfactant for the synthesis of materials of desired pore size.

8

Otrzymywanie i właściwości modyfikowanych nanoporowatych adorbentów krzemionkowych

100%

Choma J. , Jaroniec M.

Ochrona Środowiska

|

2003

|

tom R. 25, nr 1

3-8

PL

Otrzymano uporządkowane, nanoporowate adsorbenty krzemionkowe (MCM-41) z merkaptopropylowymi oraz aminopropylowymi grupami. W procesie syntezy tych materiałów wykorzystano metodę hydrotermiczną z zastosowaniem bromku cetylotrimetyloamoniowego, jako surfaktantu, i tertaetoksysilanu, jako źródła krzemionki. Po wytrąceniu się białego osadu uporządkowanego materiału krzemionkowego dodawano 3-merkaptopropylotrietoksysilan lub 3-aminopropylotrietoksysilan, jako modyfikatory. Właściwości tak otrzymanych modyfikowanych merkaptopropylowych i aminopropylowych materiałów porównano z właściwościami niemodyfikowanego MCM-41. Otrzymane materiały badano za pomocą metody rozpraszania promieniowania rentgenowskiego (XRD), wysokorozdzielczej termograwimetrii (HRTG) i niskotemperaturowej (77 K) adsorpcji azotu. Stwierdzono, że w wyniku tak przeprowadzonej syntezy udało się wprowadzić około 12% wag. grup merkaptopropylowych oraz około 6% wag. grup aminopropylowych. Tak otrzymane modyfikowane materiały charakteryzują się uporządkowaną strukturą mezoporowatą o małej dyspersji porów a ich średnica wynosi około 3,6 - 3,8 nm. Inne parametry struktury mezoporowatej takie jak całkowita powierzchnia właściwa Sc, powierzchnia właściwa SBET, objętości pierwotnych mezoporów Vme i całkowita objętość porów Vc są wysokie i niewiele mniejsze od odpowiednich parametrów dla niemodyfikowanego MCM-41 C16. Badane modyfikowane adsorbenty MCM-41 mogą być wykorzystywane do usuwania jonów metali ciężkich z wody.

EN

Ordered nanoporous siliceous adsorbents (MCM-41) with mercaptopropyl and aminopropyl groups were synthesized. Cetyltrimethylammonium bromide as the templating surfactant and tetraethoxysilane as the silica source were used to synthesize these materials hydrothermally. After precipitation of a white powder of ordered silica, 3-mercaptopropyltriethoxysilane and 3-aminopropyltriethoxysiliane were added as modifiers. The properties of mercaptopropyl- and aminopropyl-modified materials were compared with those for the unmodified MCM-41. The resulting materials were studied by powder X-ray diffraction (XRD), high resolution thermogravimetry (HRTG) and low temperature (77 K) nitrogen adsorption. With the method of synthesis used we were able to introduce 12% of mercaptopropyl groups and 6% of aminopropyl groups. The resulting modified materials possess on ordered mesoporous structure of a small dispersion of pores, with a pore diameter ranging between 3.6 and 3.8 nm. The other structural parameters such as the total specific surface area (Sc), the BET surface area (SBET), the volume of primary mesopores (Vme) and the total pore volume (Vc) are high and not very much smaller than the corresponding parameters for the unmodified MCM-41. The modified MCM-41 adsorbents can be used for the removal of heavy metal ions from water.

9

Morfologia i właściwości adsorpcyjne mezoporowatych węgli otrzymywanych metodą miękkiego odwzorowania z użyciem azotanu cynku oraz nanocząstek cynku i tlenku cynku

80%

Choma J. , Jedynak K. , Marszewski M. , Jaroniec M.

|

2012

|

tom Vol. 61, nr 4

265-280

PL

Zsyntezowano metodą miękkiego odwzorowania mezoporowate, uporządkowane węgle w obecności różnych prekursorów zawierających cynk. Węgle te otrzymano wykorzystując rezorcynol i formaldehyd jako prekursory węglowe, oraz kopolimer trójblokowy Lutrol F127 EO101PO56EO101 jako miękką matrycę. Nanocząstki cynku o wymiarach ok. 50 nm i tlenku cynku o wymiarach ok. 100 nm oraz roztwór azotanu (V) cynku użyto jako źródło cynku. Ostatecznie kompozytowe materiały węglowo-cynkowe charakteryzowały się dużą powierzchnią właściwą (od 470 do 670 m²/g) oraz dużą objętością porów (od 0,33 do 0,56 cm³/g), w której udział objętości mezoporów wynosił od ok. 40% do ok. 80%. Funkcje rozkładu objętości porów wykazały obecność mikroporów o wymiarach ok. 2 nm i mezoporów o wymiarach ok. 7-8 nm. Zdjęcia SEM wskazywały na bardzo dobrze uporządkowaną warstwową morfologię kompozytów węglowo-cynkowych. Zdjęcia te także potwierdziły występowanie uporządkowanych, jednorodnych mezoporów, szczególnie w materiałach z tlenkiem cynku karbonizowanych w różnych temperaturach. Dobrze rozwinięta struktura porowata uporządkowanych kompozytów węglowych z nanocząstkami cynku lub tlenku cynku, w ilości 1-2% wag., a w przypadku metody impregnacji ok. 11% wag. ZnO, stwarza realną możliwość ich wykorzystania w procesach katalitycznych i adsorpcyjnych.

EN

Ordered mesoporous carbons were prepared by soft-templating in the presence of different precursors containing zinc. These carbons were obtained using resorcinol and formaldehyde as carbon precursors and triblock co-polymer Lutrol F127 EO101PO56EO101 as a soft template. Zinc nanoparticles with dimensions smaller than 50 nm, zinc oxide nanoparticles with dimensions smaller than 100 nm, and zinc nitrite solution were used as Zn precursors. The resulting carbon-zinc composite materials exhibited high specific surface areas (in the range of 470 to 670 m²/g) as well as large total pore volumes (in the range of 0.33 to 0.56 cm³/g), with the latter having the mesoporosity fraction between 40-80%. Based on the pore size distribution functions, the micropore width was estimated to be ca. 2 nm and the mesopore width was in the range of 7-8 nm. SEM images showed a layered structure of the obtained composites as well as proved a well-ordered structure of mesopores, which is particularly noticeable for the samples with zinc oxide nanoparticles carbonized at different temperatures. The well-developed structure of the ordered mesopores present in the synthesized composites loaded with nanoparticles of zinc or zinc oxide at 1-2 wt%, and in the case of the impregnated carbons at ca. 11 wt%, renders the obtained samples as feasible materials for catalytic and adsorption applications.

10

Materiały kompozytowe MOF-grafen

80%

Szczęśniak B. , Choma J. , Jaroniec M.

Wiadomości Chemiczne

|

2017

|

tom [Z] 71, 9-10

671--691

EN

The effective capture of harmful gases and clean energy sources are of great importance for protection of the environment. In this regard, it is possible to take advantage of the MOF-graphene composites to develop new technologies for environmental and energy-related applications. These composites attract a great attention around the world due to their higher adsorption affinity toward CO2, volatile organic compounds (VOCs), H2 and CH4 reported in comparison to the parent MOFs. Integration of MOFs with graphene nanosheets can be a very effective strategy not only to improve their adsorption performance but also to generate new chemical and physical properties that are not present in MOFs alone. In this review we present the progress in the field of gas capture/storage using MOF-graphene composites with special attention on the correlation between composition, structure and adsorption properties.

11

Fizykochemiczne właściwości mezoporowatych węgli z nanocząstkami zawierającymi żelazo i nikiel otrzymanych metodą miękkiego odwzorowania

80%

Górka J. , Jaroniec M. , Choma J.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

tom Vol. 33, nr 2

3-9

PL

Z powodzeniem zsyntezowano mezoporowate kompozyty węglowe zawierające żelazo i nikiel metodą miękkiego odwzorowania w środowisku kwasowym, wykorzystując floroglucynę i formaldehyd jako prekursory węglowe, trójblokowy kopolimer politlenek etylenu-politlenek propylenu-politlenek etylenu jako miękką matrycę oraz chlorek żelaza(III) i sześciowodny azotan(V) niklu(II) jako prekursory nanocząstek. Zsyntezowane kompozyty karbonizowano w trzech temperaturach: 700 oC, 850 oC i 1000 C. Analizy XRD i TGA wykazały obecność nanocząstek zawierających żelazo i nikiel (poniżej 2% wag.) w postaci Fe3C, Ni i NiH w matrycy węglowej. Adsorpcja azotu, dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego (XRD) i spektroskopia Ramana wykazały dobre adsorpcyjne i strukturalne właściwości badanych kompozytów, obejmujące dużą powierzchnię właściwą i dużą całko-witą objętość porów z przeważającym udziałem mezoporów o wymiarach ok. 10 nm. Takie właściwości strukturalne oraz fakt, że otrzymane kompozyty są trwałe termicznie do temperatury 460÷480 C powodują, że materiały te są bardzo atrakcyjne do zastosowań w procesach adsorpcji i katalizy w inżynierii środowiska.

EN

Mesoporous carbon composites containing iron or nickel were successfully synthesized by the soft-templating method under acidic conditions using phloroglucinol and formaldehyde as carbon precursors, the poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) triblock copolymer as a soft template, and iron(III) chloride or nickel(II) nitrate hexahydrate as nanoparticles precursors. The as-synthesized composites were carbonized at three different temperatures: 700 oC, 850 oC and 1000 oC. XRD and thermogravimetric analysis revealed the presence of Fe- and Ni-containing nanoparticles (below 2 wt.%) in the form of Fe3C, Ni and NiH in the resulting mesoporous carbons. Nitrogen adsorption, X-ray diffraction and Raman spectroscopy proved good adsorption and structural properties of the composites studied, which include high surface area and large total pore volume, with main contribution arising from mesopores with diameters of about 10 nm. The latter and the fact that the resulting composites are stable up to 460-480 oC make them attractive materials for adsorption, catalysis, environmental and energy-related applications.

12

Otrzymywanie i właściwości uporządkowanych mezoporowatych węgli z nanocząstkami metali i tlenków metali

80%

Choma J. , Jedynak K. , Jaroniec M.

|

2012

|

tom Vol. 61, nr 2

197-231

PL

Uporządkowane, mezoporowate węgle z dodatkiem nanocząstek metali i tlenków metali, w ostatnich latach cieszą się znacznym zainteresowaniem z uwagi na ich wyjątkowe właściwości - głównie adsorpcyjne i katalityczne. Zasadniczym celem tej pracy było omówienie metod otrzymywania mezoporowatych, uporządkowanych węgli z dodatkiem nanocząstek metali i tlenków metali, opis najważniejszych fizykochemicznych właściwości tych materiałów, ze szczególnym zwróceniem uwagi na właściwości adsorpcyjne oraz prezentacja możliwych zastosowań tych materiałów. Wśród wielu metod syntezy uporządkowanych, mezoporowatych węgli metody twardego i miękkiego odwzorowania odgrywają ważną rolę. Dodawanie nanocząstek metali i tlenków metali może odbywać się na etapie syntezy mezoporowatych węgli albo w procesie tzw. obróbki posyntezowej (czyli po zakończeniu procesu otrzymywania węgli). Zarówno metoda miękkiego jak i twardego odwzorowania prowadzi do otrzymywania mezoporowatych kompozytów węglowo-metalicznych o bardzo dobrych właściwościach adsorpcyjnych i katalitycznych wynikających z ich parametrów strukturalnych, tj. dużej powierzchni właściwej i dużej całkowitej objętości porów, głównie mezoporów. Okazuje się również, że materiały te mogą zawierać dużą procentową wagowo ilość metalu lub jego tlenku. Ważna jest też duża trwałość termiczna i chemiczna tych materiałów. W pracy omówiono niektóre propozycje ciekawszych zastosowań uporządkowanych, mezoporowatych materiałów z nanocząstkami metali i tlenków. Biorąc to pod uwagę skłonni jesteśmy przypuszczać, że materiały te w najbliższej przyszłości znajdą szerokie zastosowanie, także na skalę przemysłową.

EN

Ordered mesoporous carbons prepared with metal and metal oxide nanoparticles attract a lot of attention in the recent years because of their unique properties, mainly in relation to adsorption and catalysis. The main objective of this work is a critical review of the methods of preparation of mesoporous carbons with metal and metal oxide nanoparticles, description of the main physicochemical properties of these materials with special emphasis on their adsorption properties, and presentation of their potential applications. Among numerous methods of the synthesis of ordered mesoporous carbons, the hard and soft templating methods play an important role. Addition of metal and metal oxide nanoparticles or salts can be performed during synthesis of mesoporous carbons or after synthesis (as post-synthesis treatment). Both, hard and soft templating methods, are effective for the preparation of ordered mesoporous carbon-metal/metal oxide composites having very good adsorption and catalytic properties because of high surface area, large pore volume, mainly mesopores. These methods allow for incorporation of high percentage of metal and metal oxide nanoparticles. Also, their thermal and chemical stability is good. This review provides also information about interesting potential applications of ordered mesoporous carbons with metal and metal oxide nanoparticles. Taking into account their unique properties, it is expected that these materials will find commercial applications in near future.

13

Charakterystyka syntetycznych węgli aktywnych na podstawie adsorpcji azotu i pary wodnej

80%

Choma J. , Jaroniec M. , Klinik J.

|

tom Nr 3

94-98

PL

Wykorzystując doświadczalne izotermy adsorpcji azotu w temperaturze 77 K oraz izotermy adsorpcji pary wodnej w temperaturze 298 K charakteryzowano strukturę porowatą syntetycznych węgli aktywnych na podstawie funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego. W przypadku azotu metoda ta pozwala wyznaczyć całkowitą powierzchnię właściwą, objętość mikroporów i średni wymiar mikroporów. Natomiast w przypadku pary wodnej metoda ta pozwala oszacować ilość pierwotnych centrów adsorpcyjnych. którymi są tlenowe powierzchniowe grupy funkcyjne. Stwierdzono zadowalającą zgodność ilości centrów wyznaczonych na podstawie funkcji rozkładu potencjału adsorpcyjnego wody oraz wyznaczonych na podstawie równania izotermy Dubinina-Sierpińskiego. Ponadto potwierdzono znaczne różnice w mechanizmach adsorpcji azotu i wody na węglach aktywnych wywołane dużą różnicą w polarności tych adsorbatów.

EN

Synthetic active carbons are characterises on the basis of experimental isotherms of nitrogen at 77 K and water vapour at 298 K using adsorption distribution functions. In the case of nitrogen this method allows for evaluation of the total specific surface area, microporc me and average micropore size, however, in the case of water vapo-his method allows for estimation of the amount of primary active s, which are oxygen surface groups. It is shown that the amount of K sites, estimated on the basis of adsorption potential distribution water vapour, agrees well with that evaluated on the basis of Dubinin Brpinsky isotherm equation. In addition, it is shown that adsorption ihanisms of nitrogen and water vapour on active carbons differ significantly because of large difference in the polarity of these adsorbatcs.

14

Wyznaczanie rozkładu objętości porów z funkcji potencjału adsorpcyjnego dla mezoporowatych adsorbentów krzemionkowych

80%

Choma J. , Jaroniec M. , Kloske M.

|

2002

|

tom Vol. 51, nr 12

5-16

PL

Niskotemperaturowe (77 K) izotermy adsorpcji azotu zmierzone dla trzech uporządkowanych mezoporowatych adsorbentów krzemionkowych z rodziny MCM-41, o różnych wymiarach porów, zostały wykorzystane do wyznaczania funkcji rozkładu objętości porów. Do tego celu wykorzystano funkcje rozkładu potencjału adsorpcyjnego X (A) i uzyskane rozkłady objętości porów porównano z rozkładami otrzymanymi za pomocą klasycznych metod Barretta, Jovnera i Halendy (BJH) oraz Dollimore'a i Heala (DH), w których zastosowano poprawione przez Kruka, Jarońca i Sayari (KJS) równanie Kelvina. Stwierdzono, że maksima funkcji rozkładu objętości porów dla wszystkich analizowanych metod odpowiadają tej samej średnicy porów. Natomiast w przypadku metody bazującej na funkcji potencjału adsorpcyjnego obserwuje się rozmycie rozkładu objętości porów i często nawet małe maksimum w obszarze mikroporów, wynikające z natury przybliżenia kondensacyjnego. Takie zachowanie funkcji rozkładu objętości porów może błędnie wskazywać na występowanie mikroporowatości, której nie ma w przypadku wszystkich badanych MCM-41. Przebieg tej funkcji w obszarze mezoporów odzwierciedla rzeczywistą porowatość tych materiałów, o czym świadczy dobra zgodność pomiędzy średnicami porów otrzymanymi z danych adsorpcji i rozpraszania promieniowania rentgenowskiego.

EN

Low-temperature (77 K) nitrogen adsorption isotherms measured for three ordered mesoporous siliceous adsorbents from MCM-41 family, of different pore sizes, were used to determine the pore size distributions. The adsorption potential distribution was utilized for this purpose and the resulting pore size distribution were compared with those obtained by classical methods of Barret, Joyner and Halenda (BJH) and Dollimore and Heal (DH), in which the corrected Kelvin equation of Kruk, Jaroniec and Sayari (KJS) was used. It was shown that for all methods studied the maxima of the pore size distributions are at the same pore width. However, in the case of the method basing on the adsorption potential distribution a wide flatness of the pore size distribution and often even small maximum is observed in the micropore range as a result of the condensation approximation. Such behavior of the pore size distribution may indicate wrongly the presence of microporosity, which is absent in all MCM-41 studied. The behavior of this distribution in the mesopore range reflects true porosity of these materials as evidenced by a good agreement between pore widths obtained from adsorption and power X-ray diffraction data.

15

Mezoporowate węgle : synteza i właściwości

80%

Choma J. , Jaroniec M. , Zawiślak A.

|

tom [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.

16

Chromatograficzne badania energetycznej niejednorodności uporządkowanych mezoporowatych materiałów krzemionkowych MCM-41

80%

Choma J. , Jaroniec M. , Grajek H.

|

tom Vol. 55, nr 2

203-216

PL

Zsyntezowano uporządkowane mezoporowate materiały krzemionkowe MCM-41 z grupami merkaptopropylowymi i bez tych grup. Strukturę porowatą tych materiałów charakteryzowano na podstawie niskotemperaturowej (77 K) adsorpcji azotu, którą wykorzystano do wyznaczania powierzchni właściwej, objętości mezoporów i funkcji rozkładu objętości porów. Stwierdzono, że badane próbki są dobrze uporządkowanymi mezoporowatymi materiałami ze znacznym udziałem pierwotnych mezoporów. W przypadku materiału z grupami merkaptopropylowymi zaobserwowano nieco gorsze właściwości adsorpcyjne w porównaniu z materiałem nie posiadającym tych grup, natomiast posiadającym grupy silanolowe. Wynika to z obecności grup merkaptopropylowych, większych od grup silanolowych, zajmujących przestrzeń adsorpcyjną. Metodą chromatografii gazowej (z wykorzystaniem par benzenu) badano energetyczną niejednorodność wspomnianych materiałów. Stwierdzono, że wartości energii adsorpcji benzenu na tych powierzchniach znacznie się różnią. Większą wartość energii adsorpcji otrzymuje się dla benzenu na powierzchni krzemionkowej z grupami merkaptopropylowymi. Uzyskane wyniki wskazują na przydatność metody chromatograficznej do charakterystyki właściwości powierzchniowych uporządkowanych mezoporowatych materiałów krzemionkowych.

EN

Ordered mesoporous MCM-41 siliceous materials with and without mercaptopropyl groups were synthesized. The porous structure of these materials was characterized by using the low temperature (77 K) nitrogen adsorption data, which were utilized for evaluation of the specific surface area, mesopore volume and pore size distribution. It was shown that the samples studied were highly ordered mesoporous materials with a significant fraction of primary mesopores. In the case of the sample with mercaptopropyl groups a slightly worse adsorption properties were observed in comparison to the material without the aforementioned groups (silanol groups), which caused a decrease in the adsorption capacity. Energetic heterogeneity of the materials studied was investigated by means of gas chromatography using benzene as a probe molecule. It was shown that the values of benzene adsorption energy on their surfaces differed significantly. A higher value of benzene adsorption energy has been obtained for the surface with the mercaptopropyl groups. This result indicates a great utility of gas chromatography for characterization of the surface properties of ordered mesoporous siliceous materials.

17

Synteza i charakterystyka uporządkowanych mezoporowatych materiałów MCM-41 z grupami winylowymi

80%

Choma J. , Jaroniec M. , Burakiewicz-Mortka W. , Michalski E.

|

tom Vol. 55, nr 2

217-235

PL

Zsyntezowano serię uporządkowanych mezoporowatych materiałów krzemionkowych MCM-41 ze wzrastającą ilością grup winylowych. W procesie syntezy z obróbką hydrotermiczną stosowano trietoksywinylosilan (TEVSi) w ilości 0, 10, 20, 30 i 50% w stosunku do tetraetoksysilanu (TEOS) wykorzystanego jako źródło krzemionki oraz w obecności bromku cetylotrimetyloamoniowego (surfaktantu), którego cząsteczki stanowiły matrycę dla tworzącego się materiału krzemionkowego. Substancję powierzchniowo czynną (surfaktant) usuwano z wnętrza porów materiałów z grupami winylowymi za pomocą ekstrakcji alkoholowej z dodatkiem kwasu solnego, natomiast w przypadku materiału bez tych grup zastosowano wysokotemperaturową kalcynację. Przestrzenne, heksagonalne uporządkowanie mezoporów w próbkach charakteryzowano za pomocą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD). Natomiast strukturę porowatą tych materiałów charakteryzowano na podstawie niskotemperaturowej (77 K) adsorpcji azotu, którą wykorzystano do wyznaczania powierzchni właściwej, objętości mezoporów i funkcji rozkładu objętości porów. Stwierdzono, że próbka MCM-41 bez grup winylowych, jak i próbki MCM-41 z grupami winylowymi są dobrze uporządkowanymi mezoporowatymi materiałami ze znaczącym udziałem pierwotnych mezoporów. Ponadto stwierdzono, że wraz ze wzrastającym udziałem ilości użytego w syntezie TEVSi (10, 20, 30, 50%) pogarszają się nieco właściwości adsorpcyjne materiałów z grupami winylowymi. Stają się one nieco gorzej uporządkowane, a ich funkcje rozkładu objętości porów mają większą dyspersję oraz ich maksima przesuwają się w kierunku mniejszych wartości wymiaru porów. Uporządkowane materiały krzemionkowe z rodziny MCM-41 z grupami winylowymi są bardzo obiecującymi materiałami do wykorzystania w adsorpcji i katalizie.

EN

A series of ordered mesoporous materials MCM-41 was synthesized with increasing amount of vinyl groups. 10, 20, 30 and 50% of triethoxyvinylsilane (TEVSi) in relation to tetraethoxysilane (TEOS) was used in this synthesis in the presence of cetyltrimethylammonium bromide surfactant. The latter was removed from as-synthesized materials by acidic alcohol extraction. In the case of MCM-41 material without vinyl groups the aforementioned surfactant was removed by calcination. It is shown by powder X-ray diffraction that the resulting materials with vinyl groups possess ordered mesoporosity as in MCM-41. The porous structure of these materials was characterized by nitrogen adsorption at 77 K, which was used to evaluate their surface areas, mesopore volumes and pore size distributions. Adsorption analysis shows that the samples with and without vinyl groups are structurally ordered with a high fraction of primary mesopores. Their adsorption properties gradually decline with increasing amount of TEVSi (10, 20, 30 and 50%) used in the synthesis. This is reflected by deterioration of the structural ordering as well as by reduction of the pore width and increasing dispersion of the pore size distribution. Ordered MCM-41 silicas with vinyl groups are promising materials for adsorption and catalysis applications.

18

Badania właściwości powierzchniowych adsorbentów węglowych za pomocą spektroskopii w podczerwieni i termograwimetrii

80%

Burakiewicz-Mortka W. , Choma J. , Jaroniec M.

|

2000

|

tom Vol. 49, nr 8

5-17

PL

Adsorbenty węglowe (węgle aktywne i sadze) utleniano za pomocą roztworów nadtlenku wodoru, kwasu nadchlorowego i kwasu azotowego. Chemiczne zmiany zachodzące na powierzchni węglowej na skutek procesu utleniania śledzono za pomocą spektroskopii w podczerwieni i wysokorozdzielczej termograwimetrii. Stwierdzono powstawanie na powierzchni węglowej różnych tlenowych grup funkcyjnych o zróżnicowanej trwałości termicznej. Największe zmiany właściwości powierzchniowych zaobserwowano dla węgli aktywnych i sadzy utlenianych w drastycznych warunkach tj. za pomocą stężonego kwasu azotowego w temperaturze wrzenia.

EN

Carbon adsorbents (active carbons and soot) were oxidized by using solutions of hydrogen peroxide, perloric acid and nitric acid. Chemical changes occurring on the carbon surface during oxidation process were monitored by the FTIR spectroscopy and high-resolution thermogravimetry. It was shown that various oxygen groups of different thermal stability were formed on the carbon surface. The greatest changes of surface properties were observed for active carbons and soots oxidized under drastic conditions, e.g., using concentrated nitric acid at its boiling temperature.

19

Zastosowanie tetrachlorku węgla do charakterystyki właściwości adsorpcyjnych uporządkowanych materiałów krzemionkowych MCM-48.

80%

Choma J. , Jaroniec M. , Klinik J.

Ochrona Środowiska

|

2006

|

tom R. 28, nr 1

3-6

PL

W pracy omówiono możliwości wykorzystania tetrachlorku węgla do charakterystyki struktury porowatej 3D regularnych uporządkowanych materiałów krzemionkowych z rodziny MCM-48. Próbki materiałów MCM-48 zsyntezowano w temperaturze pokojowej, stosując jako wzorce surfaktanty kationowe - bromki alkilotrimetyloamoniowe o różnej długości łańcucha alkilowego zawierającego od 10 do 18 atomów węgla oraz tetraetoksysilan (TEOS) jako źródło krzemionki. Rzadko stosowana synteza MCM-48 w temperaturze pokojowej pozwoliła uzyskać materiały o dużej powierzchni właściwej i dużej objętości mezoporów. Na podstawie doświadczalnych izoterm adsorpcji tetrachlorku węgla zmierzonych w temperaturze 298 K wyznaczono całkowitą powierzchnię właściwą, całkowitą objętość porów, objętość pierwotnych mezoporów, funkcje rozkładu objętości porów oraz wymiar porów odpowiadający maksimum tych funkcji. Porównując parametry struktury porowatej materiałów MCM-48, uzyskane na podstawie adsorpcji CCl4, z parametrami uzyskanymi na podstawie adsorpcji N2, stwierdzono, że ten pierwszy adsorbat może być również z powodzeniem wykorzystywany do charakterystyki właściwości adsorpcyjnych uporządkowanych krzemionek i analogicznych materiałów. Badania wykazały, że materiały MCM-48 mogą być stosowane do pochłaniania substancji organicznych w procesie oczyszczania powietrza.

EN

This work is focused on the use of carbon tetrachloride for the characterization of ordered mesoporous MCM-48 silica (3D regular structure). A series of MCM-48 samples was synthesized at room temperature using cationic surfactants, alkyltrimethylammonium bromides with alkyl chains having from 10 to 18 carbon atoms, and tetraethylorthosilicate (TEOS) as silica source. It is noteworthy that the seldom used synthesis of MCM-48 at room temperature afforded materials with high surface area and large volume of mesopores. Experimental adsorption isotherms for carbon tetrachloride measured at 298 K were used to evaluate the total specific surface area, total pore volume, volume of primary mesopores, pore size distribution (PSD) and the pore width corresponding to the maximum of PSD. A comparison of adsorption parameters evaluated from adsorption data for CCl4 on the MCM-48 samples with those obtained from nitrogen data shows that CCl4 can be also used for the characterization of ordered mesoporous silica and related materials. This study shows that MCM-48 materials may be useful for the removal of organic vapors such as CCl4 from air.

20

Spectroscopic and thermal studies of light lanthanide complexes with 2,6-dihydroxybenzoic acid

80%

Brzyska W. , Rzączyńska Z. , Kula A. , Jaroniec M.

|

tom Vol. 72, nr 9

2087-2092

EN

The complexes of light lanthanides (La-Eu) with 2,6-dihydroxybenzoic acid have been prepared and their IR spectra and thermal decomposition have been investigated. The complexes Ln(C7H5O4)3 x nH2O, where n=4 for La-Sm and n=6 for Eu, when heated lose the crystallization water molecules in one (La-Pr), two (Nd, Sm) or three (Eu) steps and then anhydrous compounds decompose to Ln2O3, CeO2 and Pr6O11 with intermediate formation of instable Ln(C7H5O4)(C7H4O4), except of lanthanum complees, which forms additionally La2O2CO3.