Abstract: Перечень процессов с применением углеродных материалов ежегодно расширяется. Для каждого нового процесса, как правило, разрабатывается углерод со специально подобранной морфологией, пористой структурой, формой и размером гранул. Одним из перспективных направлений получения материалов, с заранее заданными характеристиками, является темплат-синтез углерода в пористом пространстве минеральных матриц. В качестве исходных минеральных матриц обычно используют: кремнеземные материалы, глины, цеолиты. В данной работе продемонстрирована возможность использования микропористых и мезопористых кремнеземов и фурфурилового спирта (ФС) в качестве углеродного предшественника в темплатном синтезе пористых углеродных материалов с регулируемыми текстурными характеристиками. Показана взаимосвязь между текстурными характеристиками исходного кремнеземного материала и пористых углеродов, синтезированных данным методом. Углеродные образцы готовили вакуумной пропиткой ФС соответствующих прокаленных кремнеземных материалов. После пропитки проводилась полимеризация ФС и карбонизация при 800 оС в течении 2 ч. Углеродные материалы получали путём полного или частичного удаления кремнеземной матрицы кипячением в 2М водно-спиртовом растворе гидроксида натрия. На рисунке 1 представлена изотерма адсорбции-десорбции азота при 77К для пористого углерода (Углерод-1), полученного темплатным синтезом в порах прокаленного мезопористого кремнезема (AБЭТ=120м2/г, VΣ=0,38см3/г). Пористая структура Углерод-1 во многом повторяет исходный кремнезем. Синтезированный Углерод-1 обладает следующими текстурными характеристиками: AБЭТ=648м2/г, VΣ=1см3/г, Vмикро=0,17см3/г. Согласно данным метода просвечивающей электронной микроскопии, полученный углеродный материал имеет ячеистую структуру, представленную сферическими пустотами со средним размером 8-10 нм (рисунок 2). Рис. 1. Изотермы адсорбции-десорбции N2 при 77 К. Углеродная реплика отражает структуру исходного кремнеземного образца, сферические поры формируются в результате растворения частиц кремнеземного материала. Полученный материал (Углерод-1) можно отнести к относительно новому классу мезоячеистых углеродных материалов. Рис. 2. Электронно-микроскопический снимок: Углерод-1. Также был исследован углеродный образец (Углерод-2), синтезированный в порах прокаленного микропористого кремнезема (AБЭТ=657м2/г, VΣ=0,28см3/г, Vмикро=0,26см3/г). Текстурные характеристики Углерод-2 (AБЭТ=555м2/г, VΣ=0,26см3/г, Vмикро=0,22см3/г) повторяют характеристики исходного кремнезема. Работа выполнена в рамках государственного задания ЦНХТ ИК СО РАН в соответствии с Программой фундаментальных научных исследований государственных академий наук на 2013-2020 годы по направлению V.45.2.8 (номер госрегистрации в системе ЕГИСУ НИОКТР АААА-А19-119050790074-9).

Cite: Горбунова О.В. , Бакланова О.Н. , Гуляева Т.И. , Тренихин М.В.
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРИСТОГО УГЛЕРОДА, ПОЛУЧЕННОГО ТЕМПЛАТНЫМ СИНТЕЗОМ
10-я Международная научно-техническая конференция "Техника и Технология Нефтехимического и Нефтегазового Производства" 26-29 февр. 2020