СИНТЕЗ ПОРИСТЫХ МЕТАЛЛ-УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ ХЛОРИДОМ ЦИНКА И ФЕРРОЦЕНОМ

  • Светлана (Svetlana) Ивановна (Ivanovna) Цыганова (Tsyganova) Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
  • Анатолий (Anatolij) Михайлович (Mihajlovich) Жижаев (Zhizhaev) Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
  • Галина (Galina) Николаевна (Nikolaevna) Бондаренко (Bondarenko) Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
  • Ольга (Ol'ga) Юрьевна (Jur'evna) Фетисова (Fetisova) Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
Ключевые слова: синтез, пористый металл-углеродный материал, древесина березы, ферроцен, хлорид цинка, морфология

Аннотация

Проведен синтез пористых металл-углеродных материалов из опилок древесины, модифицированных хлоридом цинка и ферроценом при различных температурах. Установлено, что модификаторы смещают процессы разложения древесины в низкотемпературную область и интенсифицируют процессы пиролиза в высокотемпературной области. Добавка ферроцена в образец приводит к появлению дополнительной стадии интенсивного разложения образца при температуре 750 °С.

Получены пористые углеродные продукты с высокой удельной поверхностью до 1100 м2/г при карбонизации образцов до 400 °С, как с одним модификатором (ZnCl2), так и двумя (ZnCl2, Fe(C5H5)2). Повышение температуры до 800 °С приводит к уменьшению удельной поверхности продукта, при этом продукт из древесины с добавкой ZnCl2 имеет удельную поверхность 606 м2/г, а продукт из древесины из древесины с добавками ZnCl2 и Fe(C5H5)2 – 932 м2/г. Установлено, чтораскрытие пористой структуры продукта в процессе карбонизации модифицированных образцов происходит в основном за счет удаления водорастворимых веществ из низкотемпературных продуктов и высокотемпературных процессов пиролиза.

Выявлены особые текстурные формы углеродного продукта, полученного из модифицированного сырья с двумя реагентами. Показано, что добавка ферроцена в исходную смесь приводит к образованию усеченных конусообразных гексагональных кристаллитов на поверхности продукта, карбонизованного при 400 °С. Предполагается, что рост подобных кристаллитов обусловлен координационным взаимодействием ферроцена с лигниноцеллюлозным полимером и ионом цинка. 

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Светлана (Svetlana) Ивановна (Ivanovna) Цыганова (Tsyganova), Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории процессов синтеза и превращения углеводородов
Анатолий (Anatolij) Михайлович (Mihajlovich) Жижаев (Zhizhaev), Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
кандидат технических наук, заведующий лабораторией рентгеновских и спектральных методов анализа
Галина (Galina) Николаевна (Nikolaevna) Бондаренко (Bondarenko), Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
научный сотрудник лаборатории рентгеновских и спектральных методов анализа
Ольга (Ol'ga) Юрьевна (Jur'evna) Фетисова (Fetisova), Институт химии и химической технологии, Академгородок, 50/24, Красноярск, 660036
кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории процессов синтеза и превращения углеводородов

Литература

Marsh H., Rodriguez-Reinoso F. Activated Carbon. Elsevier Ltd., 2006. 536 p.

Derbyshire F., Jagtoyen M., Andrews R., Rao A., Gullon I.M., Grulke E. Carbon materials in environmental applica-tions // Chemistry and physics of carbon. New York, 2001. Vol. 27. Pp. 1–66.

Swarnalatha S., Ganesh K.A., Sekaran G. Electron rich porous carbon/silica matrix from rice husk and its characteriza-tion // Journal Porous Mater. 2009. Vol. 16. Pp. 239–245.

Kennedy L.J., Vijaya J.J., Kayalvizhi K., Sekaran G. Adsorption of phenol from aqueous solutions using mesoporous carbon prepared by two-stage process // Chemical Engineering Journal. 2007. Vol. 132. N1–3. Pp. 279–287.

Setianingsih T., Kartini I., Arryanto Y. Study of Structural Properties of Mesoporous Carbon From Fructose with Zinc Borosilicate Activator // J. Pure App. Chem. Res. 2014. Vol. 3. N3. Pp. 114–122.

Yamamoto A. Organotransition Metal Chemistry. New York, 1986. 455 p.

Mao X., Simeon F., Achilleos D. S., Rutledge G.C., Hatton T. A. Metallocene/carbon hybrids prepared by a solution process for supercapacitor applications // J. Mater. Chem. A. 2013. Vol. 1. Pp. 13120–13127.

Курбанов М.А., Сулейманов Г.З., Сафаров Н.А., Гочуева А.Ф., Оруджев И.Н., Мамедова З.М. Эффект фото-гашения электропроводности в композитах полимер − ферроцен // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. №4. С. 510–517.

Skeika T., Zuconelli C.R., Fujiwara S.T., Pessoa C.A. Preparation and electrochemical characterization of a carbon ce-ramic electrode modified with ferrocenecarboxylic acid // Sensors. 2011. Vol. 11. Pp. 1361–1374.

Takahashi S., Anzai J. Recent progress in ferrocene-modified thin films and nanoparticles for biosensors // Materials. 2013. Vol. 6. Pp. 5742–5762.

Vijayvargiya R., Aks B., Nema A.K. Photo and biodegradation performance of polypropylene blended with photode-gradable additive ferrocene (Part – I) // Int. Journal of Applied Sciences and Engineering Research. 2014. Vol. 3, N1. Pp. 153–170.

Mamane V. Metal-Catalyzed Cross-Coupling Reactions for Ferrocene Functionalization: Recent Applications in Syn-thesis// Material Science and Asymmetric Catalysis. 2008. Vol. 5. Pp. 303–312.

Westwood J., Coles S., Collinson S.R., Gasser G., Green S.J., Hursthouse M.B., Light M.E., Tucker J.HR. Binding and electrochemical recognition of barbiturate and urea derivatives by a regioisomeric series of hydrogen-bonding ferro-cene receptors // Organometallics. 2004. Vol. 23, N5. Pp. 946–951.

Gasser G., Bond A.M,, Graham B., Kosowski Z., Spiccia L. Synthesis of new metal complex-biomolecule hybrids as redox sensors for specific nucleobases // NSTI Nanotech. 2005. Vol. 1. Pp. 8–12.

Yu C.J., Wang H., Wan Y., Yowanto H., Kim J.C., Donilon L.H., Tao C., Strong M., Chong Y.J. 2'-Ribose-ferrocene oligonucleotides for electronic detection of nucleic acids // Org Chem. 2001. Vol. 66 (9). Pp. 2937–2942.

Фенелонов В. Б. Введение в физическую химию формирования супрамолекулярной структуры адсорбентов и катализаторов. Новосибирск, 2002. 414 c.

Chang B., Wang Y., Pei K., Yang S., Dong X. ZnCl2-activated porous carbon spheres with high surface area and supe-rior mesoporous structure as an efficient supercapacitor electrode // RSC Adv. 2014. Vol. 4. Pp. 40546–40552.

Цыганова С.И., Мельников А.Н., Королькова И.В., Чесноков Н.В., Кузнецов Б.Н. Получение пористых угле-родных материалов из модифицированных ZnCl2 опилок березы // Журнал прикладной химии. 2007. Т. 80, №6. С. 943–943.

Tsyganova S.I., Korol’kova I.V., Chesnokov N.V., Kuznetsov B.N. Formation of the Porous Structure of Carbon Ma-terials during Carbonization of Microcrystalline Cellulose Modified by Phosphoric Acid // Russian Journal of Bioorgan-ic Chemistry. 2011. Vol. 37, N7. Pp. 809–813.

Tsyganova S.I., Bondarenko G.N., Korol’kova I.V., Fetisova O.Yu., Kargin V.F., Velikanov D.A. Synthesis of a high-ly porous carbon material with magnetic properties // Russian Journal of Applied Chemistry. 2011. Vol. 84, N12. Pp. 2131−2136.

Tsyganova S.I., Zhizhaev A.M., Mikhlin Yu.L, Patrushev V.V., Bondarenko G.N., Korol’kova I.V. Effect of the syn-thesis temperature of porous carbon–metal oxide composites on the gold particle morphology // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2014. Vol. 88, N10. Pp. 1762–1766.

Korolev G.V., Marchenko A.P. Living-chain radical polymerization // Russian Chemical Reviews. 2000. Vol. 69, N5. Pp. 409–434.

Опубликован
2015-10-12
Как цитировать
1. Цыганова (Tsyganova)С. (Svetlana) И. (Ivanovna), Жижаев (Zhizhaev)А. (Anatolij) М. (Mihajlovich), Бондаренко (Bondarenko)Г. (Galina) Н. (Nikolaevna), Фетисова (Fetisova)О. (Ol’ga) Ю. (Jur’evna) СИНТЕЗ ПОРИСТЫХ МЕТАЛЛ-УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ, МОДИФИЦИРОВАННОЙ ХЛОРИДОМ ЦИНКА И ФЕРРОЦЕНОМ // Химия растительного сырья, 2015. № 3. С. 205-211. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/580.
Выпуск
Раздел
Краткие сообщения