Abstract: Активированные углеродные материалы (АУМ) имеют развитую пористую структуру и широко применяются как эффективные адсорбенты при удалении газов и разделении газовых смесей. В последние годы появились исследования, посвященные получению АУМ с высокой и со сверхвысокой удельной площадью поверхность из недорогого углеродсодержащего предшественника – нефтяного асфальта [1, 2]. Асфальт является побочным продуктом нефтепереработки, его получают из густого тяжелого остатка, который остается после выделения горюче-смазочных материалов. Сегодня, асфальт имеет невысокую стоимость, производится в чрезвычайно большом количестве и не находит квалифицированного применения [3]. Активация асфальта приводит к формированию микро- и мезопористых углеродных материалов, которые имеют большую площадь поверхности и превосходные адсорбционные свойства. В подавляющем большинстве случаев для активации асфальтов применяются щелочи [4,5]. Несмотря на то, что имеется немало работ, в которых авторы применяют методы щелочной активации, практически отсутствуют работы по систематическому исследованию влияния параметров щелочной активации на характеристики пористой структуры АУМ, получаемых из нефтяных асфальтов. В этой работе были приготовлены две серии АУМ: одностадийным методом с использованием КОН в качестве активирующего агента и аналогичным методом, но включающим предварительную термообработку асфальта. В результате исследовано влияние соотношения КОН:асфальт и условий предварительной термообработки асфальта на характеристики пористой структуры. АУМ охарактеризованы физико-химическими методами (низкотемпературная адсорбция азота, ИК-спектроскопия, ПЭМ) и измерены их адсорбционные характеристики для CO2 и N2. Результаты показали, что термообработка асфальта перед его щелочной активацией является важным условием для эффективного контроля пористой структуры АУМ. Образец, приготовленный одностадийным методом при КОН:асфальт=4 показал наибольшую адсорбционную способность по CО2 3.8 ммоль /г при 1 бар и 25 ° C, а его селективность рассчитанная с помощью IAST для CO2:N2=15:85 при тех же условиях равна 48, что выше, чем у наиболее известных углеродных адсорбентов. Результаты работы указывают на перспективность производства недорогих пористых углеродных материалов из нефтяного асфальта для эффективного удаления CO2. Финансирование и благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института Катализа СО РАН (проект АААА-А21-121011890076-8). Литература 1. H. Javed, D.X. Luong, C.-G. Lee, D. Zhang, J.M. Tour, P.J.J. Alvarez, Carbon (2018) 140, 441. 2. W. Liang, Y. Zhang, X. Wang, Y. Wu, X. Zhou, J. Xiao, Y. Li, H. Wang, Z. Li, Chem. Eng. Sci. (2017) 162, 192. 3. J. Liu, Y. Liu, P. Li, L. Wang, H. Zhang, H. Liu, J. Liu, Y. Wang, W. Tian, X. Wang, Z. Li, M. Wu, Carbon (2018) 126, 1. 4. A.S. Jalilov, G. Ruan, C.-C. Hwang, D.E. Schipper, J.J. Tour, Y. Li, H. Fei, E.L.G. Samuel, J.M. Tour, ACS Appl. Mater. Interfaces (2015) 7, 1376. 5. A.S. Jalilov, Y.Li, J. Tian, J.M. Tour, Adv. Energy Mater. (2016) 7, 1600693.

Cite: Горбунова О.В. , Бакланова О.Н. , Гуляева Т.И. , Лавренов А.В.
Влияние условий щелочной активации нефтяного асфальта на пористую структуру углеродных материалов
Всероссийская конференция с международным участием «Физико-химические проблемы адсорбции, структуры и химии поверхности нанопористых материалов» (к 120-летию со дня рождения М.М. Дубинина) 18-22 окт. 2021