Модифицирование технического углерода для применения в автономных источниках тока. I. Влияние термической обработки на структуру технического углерода

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

Изучено влияние термической обработки в атмосфере диоксида углерода (900°С) и низкотемпературной графитизации (1500°С) на превращения в первичных частицах технического углерода N375. Методом просвечивающей электронной микроскопии показано, что при взаимодействии диоксида с углеродом в наружном слое первичных частиц происходит увеличение протяженности графеновых слоев от 0.96 до 1.28 нм. В то время как углерод внутренней первичной частицы преимущественно выгорает, что приводит к формированию микропор и росту удельной поверхности углеродного материала в 10 раз. Дальнейшая низкотемпературная графитизация окисленного технического углерода приводит к формированию в его структуре полиэдрических частиц, состоящих из протяженных графитоподобных нанокристаллитов с межслоевым расстоянием d002 0.37–0.38 нм. Удельная поверхность полученных образцов достигает 216 м2/г, что в 2.5 больше, чем у исходного N375.

全文:

受限制的访问

作者简介

О. Княжева

Институт катализа СО РАН

编辑信件的主要联系方式.
Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. Лавренов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Потапенко

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Кохановская

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Бакланова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

М. Тренихин

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

В. Юрпалов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

А. Арбузов

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

О. Горбунова

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

И. Муромцев

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

Ю. Малиновский

Институт катализа СО РАН

Email: knyazheva@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

俄罗斯联邦, Нефтезаводская, 5, Омск, 644040

参考

  1. Елецкий А.В., Зицерман В.Ю., Кобзев Г.А. // Теплофизика высоких температур. 2015. Т. 53. С. 117–140.
  2. Donnet J.B., Bansal R.C., Wang M.J. // Carbon black: science and technology. New York: Marcel Dekker IN C. 1993. 461 p.
  3. Nam K.-H., Chae K. H., Choi J.-H., Jeon K.-J., Park C.-M. // Chemical Engineering Journal. 2021. V. 417. P. 129242.
  4. Ban S., Malek K., Huang C., Liu. Z. // Carbon. 2011. V. 49. P. 3362–3370.
  5. Pawlyta M., Rouzaud J.-N., Duber. S. // Carbon. 2015. V. 84. P. 479–490.
  6. Khodabakhshi S., Fulvio P.F., Andreoli E. // Carbon. 2020. V. 162. P. 604–649.
  7. Trenikhin M. V. // Fullerenes, nanotubes and carbon nanostructures. 2020. V. 28. P. 418 -424.
  8. Gaddam C.K., Vander Wal R.L., Chen X., Yezerets A., Kamasamudram K. // Carbon. 2016. V. 98. P. 545–556.
  9. Gharpure A., Vander Wal R.L. // Carbon. 2023. V. 209. P. 118010.
  10. Choi G.B., Kim Y.-A., Hong D., Choi Y. et al. // Carbon. 2023. V. 205. P. 444–453.
  11. Meng Z., Yang D., Yan Y. // Therm Anal Calorim. 2014. V. 118. P. 551–559.
  12. Fan C., Dong Y., Liu Y., Zhang L. et al. // Carbon. 2020. V. 160. P. 328–334.
  13. Fan C., Liu Y., Zhu J., Wang L., Chen X. et. al. // RSC Adv. 2019. V. 9. P. 29779–29783.
  14. Xiao W., Sun Q. , Liu J., Xiao B. et.al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2020. V.12. P. 37116–37127.
  15. Dwivedi C., Manjare S., Rajan S.K., Singh M. // Surfaces and Interfaces. 2023. V. 42. P. 103324.
  16. Kang D.-S., Kim B.-J., Lee K.-J., Kim S.-H. et.al. // Carbon Letters. 2013. V. 14. P. 55–57.
  17. Seo S.W., Ahn W.J., Kang S.C., Im J.S. // Inorganic Chemistry Communications. 2023. V. 151. P. 110571.
  18. Kelesidis G.A., Rossi N., Pratsinis S.E. // Carbon. 2022. V. 197. P. 334–340.
  19. Lee S.-M., Roh J.-S. // Fullerenes. Nanotubes and Carbon Nanostructures. 2020. V. 28. P. 808–814.
  20. Xiao W., Sun Q., Liu J., Xiao B. et. al. // Nano Research. 2017. V. 10. P. 4378–4387.
  21. Lee S.-M., Lee S.-H., Roh J.-S. // Crystals. 2021. V. 11. P. 153.
  22. Sadezky A., Muckenhuber H., Grothe H., Niessner R., Pöschl U. // Carbon. 2005. V. 43. P. 1731–1742.
  23. Ferrari A.C. // Solid State Communications. 2007. V. 143. P. 47–57.
  24. Zhu W., Miser D.E., Chan W.G., Hajaligol M.R. // Carbon. 2004. V. 42. P. 1841–1845.
  25. Barrett E.P., Joiner L.G., Halenda P.H. // J. Am. Chem. Soc. 1951. V. 73. P. 373–380.
  26. Gregg S.J., Sing K.S. Adsorption. Surface and Porosity. London: Academic Press Inc. LT D. 1967.
  27. Baklanova O.N., Knyazheva O.A., Lavrenov A.V., Drozdov V.A., Trenikhin M.V., Arbuzov A.B., Kuznetsova Yu. V., Rempel A.A. // Microporous and Mesoporous Materials. 2019. V. 279. P. 193–200.
  28. Сiri L., Sienkiewicz A., Nаfrаdi B., Mioni M. et.al. // Phys. Status Solidi B. 2009. V. 246. P. 2558–2562.
  29. Ottaviani M. F., Mazzeo R. // Microporous and Mesoporous Materials. 2011. V. 141. P. 61–68.
  30. Kausteklis J., Cevc P., Arčon D., Nasi L. et.al. // Physical Review B. 2011. V. 84. P. 125406.
  31. Mironenko R.M, Belskaya O.B., Raiskaya E.A., Arbuzov A.B., Kokhanovskaya O.A., Knyazheva O.A., Yurpalov V.L., Gulyaeva T.I., Trenikhin M.V., Likholobov V.A. // Catalysis Letters. 2024. V. 154. P. 5396–5415.
  32. Ottaviani M. F., Mazzeo R. // Microporous and Mesoporous Materials. 2011. V. 141. P. 61–68.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Diffraction patterns of carbon samples: N375-0, N375-20, N375-40

下载 (16KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Raman spectra of samples N375-0 (spectrum 1), N375-20 (spectrum 2), N375-40 (spectrum 3)

下载 (25KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77 K on the studied carbon samples: N375-0, N375-20, N375-40. Insert – BJH KRPR

下载 (19KB)
索引源数据
5. Fig. 4. a-g. Electron microscopic images (a-c) and a fragment of the structure of graphene layers, presented as a skeletonized image (d) of sample N375-0

下载 (35KB)
索引源数据
6. Fig. 5. a-z. Electron microscopic images (a-c) and (d-g), as well as fragments of the structure of graphene layers, presented in the form of a skeletonized image (g) and (h) N375-20 and N375-40, respectively.

下载 (87KB)
索引源数据
7. Fig. 6. Histograms of the extent of graphene layers for samples N375-0 (1), N375-20 (2) and N375-40 (3)

下载 (18KB)
索引源数据
8. Fig. 7. EPR spectra of samples N375-0, N375-20 and N375-40. The inset shows a comparison of the experimental and calculated (g = 1.9900, ∆Hpp(Lor) = 100 G) spectrum of the initial N375-0.

下载 (21KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Diffraction patterns of carbon samples after low-temperature graphitization

下载 (15KB)
索引源数据
10. Fig. 9. Raman spectra of samples after low-temperature graphitization N375-0-1500 (1), N375-20-1500 (2), N375-40-1500 (3)

下载 (24KB)
索引源数据
11. Fig. 10. Isotherms of physical adsorption-desorption of nitrogen at 77 K on the studied carbon samples: N375-0-1500, N375-20-1500, N375-40-1500. Insert – BJH KRPR

下载 (19KB)
索引源数据
12. Fig. 11. a-g. Electron microscopic images (a-c) and a fragment of the structure of graphene layers, presented as a skeletonized image (g) of sample N375-0-1500

下载 (33KB)
索引源数据
13. Fig. 12. Electron microscopic images (a-c) and (d-g), as well as fragments of the structure of graphene layers, presented in the form of a skeletonized image (g) and (h) of samples N375-20-1500 and N375-40-1500, respectively.

下载 (71KB)
索引源数据
14. Fig. 13. Experimental and calculated EPR spectra of samples processed at 1500C (a); constituent components of the calculated spectra (b)

下载 (30KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024