БИОМАССА БОРЩЕВИКА CОСНОВСКОГО КАК СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 2D УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР
УДК 541.64:547.458.84
Аннотация
Изучена возможность карбонизации биомассы борщевика Сосновского (Heracléum sosnówskyi) для получения углеродных наноматериалов. Приведена характеристика компонентного состава и установлены параметры поверхностно-пористой структуры растительной биомассы. Изучены изотермы адсорбции и десорбции азота на поверхности и показано, что они относятся к типу II по классификации IUPAC. Исследовано распределение пор по размерам и установлено, что основную долю порового пространства растительного сырья образуют мезопоры со средней шириной 3.5 нм. Определена удельная площадь поверхности по Брунауэру-Эммету-Теллеру, которая составила 16.4 м2/г. Проведен синтез наноуглеродных порошков с использованием способа карбонизации органических материалов под влиянием локальных экстремально высоких температур и окислителей, образующихся в условиях самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (метод СВС). Методами спектрального анализа (Рамановская спектроскопия, рентгеновская дифрактометрия) и электронной микроскопии показано, что по своим морфометрическим параметрам частицы полученного карбонизированного продукта соответствуют 2D наноуглероду в виде графеновых нанопластин. Характерными особенностями нового продукта являются малодефектная планарная поверхность и наличие кислородсодержащих терминальных групп. Определена удельная площадь поверхности, которая составила 179.1 м2/г. Установлено, что основной вклад в удельную поверхность наноматериала на основе биомассы борщевика вносят микропоры.
Скачивания
Metrics
Литература
Jakubska-Busse A., Śliwiński M., Kobyłka M. Archives of Biological Sciences, 2013, vol. 65, no. 3, pp. 877–883. DOI: 10.2298/ABS1303877J.
Shakhmatov E.G., Atukmaev K.V., Makarova E.N. Carbohydrate polymers, 2016, vol. 136, pp. 1358–1369. DOI: 10.1016/j.carbpol.2015.10.041.
Patova O.A., Golovchenko V.V., Vityazev F.V., Burkov A.A., Belyi V.A., Kuznetsov S.N., Litvinets S.G., Martin-son E.A. Food Hydrocolloids, 2017, vol. 65, pp. 77–86. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2016.10.042.
Voznyakovskii A.P., Savkin D.I., Kalinin A.V., Shugalei I.V., Krutov S.M., Mazur A.S. Russian Journal of General Chemistry, 2016, vol. 86, no. 13, pp. 3008–3011. DOI: 10.1134/S1070363216130132.
Smith A.T., LaChance A.M., Zeng S., Liu B., Sun L. Nano Materials Science, 2019, vol. 1, no. 1, pp. 31–47. DOI: 10.1016/j.nanoms.2019.02.004.
Xiong R., Hu K., Grant A.M., Ma R., Xu W., Lu C., Zhang X., Tsukruk V.V. Advanced Materials, 2016, vol. 28, no. 7, pp. 1501–1509. DOI: 10.1002/adma.201504438.
Zhu C., Guo S., Fang Y., Dong S. ACS nano, 2010, vol. 4, no. 4, pp. 2429–2437. DOI: 10.1021/nn1002387.
Bacakova L., Pajorova J., Tomkova M., Matejka R., Broz A., Stepanovska J., Prazak S., Skogberg A., Siljander S., Kallio P. Nanomaterials, 2020, vol. 10, no. 2, p. 196. DOI: 10.3390/nano10020196.
Bae J. Journal of Electrochemical Science and Technology, 2018, vol. 9, no. 4, pp. 251–259. DOI: 10.5229/JECST.2018.9.4.251.
Nishchakova A.D., Bulushev D.A., Stonkus O.A., Asanov I.P., Ishchenko A.V., Okotrub A.V., Lyubov G.B, Bu-lusheva L.G. Energies, 2019, vol. 12, no. 21, p. 4111. DOI: 10.3390/en12214111.
Aacharya R., Chhipa H. Carbon Nanomaterials for Agri-Food and Environmental Applications, 2020, pp. 297–321. DOI: 10.1016/B978-0-12-819786-8.00015-3.
Dong H., Dong C., Ren T., Li Y., Shi D. Journal of biomedical nanotechnology, 2014, vol. 10, no. 9, pp. 2086–2106. DOI: 10.1166/jbn.2014.1989.
Voznyakovskii A.P., Neverovskaya A.Yu., Otvalko Ja.A., Gorelova E.V., Zabelina A.N. Nanosystems: physics, chem-istry, mathematics, 2018, vol. 9, no. 1, pp. 125–128.
Khan M.Y., Khan A., Adewole J.K., Naim M., Basha S.I., Aziz M.A. Journal of Natural Gas Science and Engineer-ing, 2020, 103156. DOI: 10.1016/j.jngse.2020.103156.
Voznyakovskii A.P., Savkin D.I., Kalinin A.V., Shugalei I.V., Krutov S.M., Mazur A.S. Russ. J. Gen. Chem., 2016, vol. 86, pp. 3008–3011. DOI: 10.1134/S1070363216130132.
Voznyakovskiy A.A., Voznyakovskiy A.P., Kidalov S.V., Osipov V.K. Zhurnal strukturnoy khimii, 2020, vol. 61, no. 5, pp. 869–876. DOI: 10.26902/JSC_id55453. (in Russ.).
Bazarnova N.G. Khimiya drevesiny i yeye osnovnykh komponentov. [Chemistry of wood and its main components]. Barnaul, 2002. 50 p. (in Russ.).
Musikhin P.V., Sigayev A.I. Fundamental'nyye issledovaniya, 2006, no. 3, pp. 65–67. (in Russ.).
Rokmana A.W., Asriani A., Suhendar H., Triyana K., Kusumaatmaja A., Santoso I. Journal of Physics: Conference Se-ries, 2018, vol. 1011, no. 1, 012007. DOI: 10.1088/1742-6596/1011/1/012007.
Sehrawat P., Islam S.S., Mishra P., Ahmad S. Scientific reports, 2018, vol. 8, no. 1, pp. 1–13. DOI: 10.1038/s41598-018-21686-2.
Johra F.T., Lee J.W., Jung W.G. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2014, vol. 20, no. 5, pp. 2883–2887. DOI: 10.1016/j.jiec.2013.11.022.
Patterson A.L. Phys. Rev., 1939, vol. 56, no. 10, pp. 978–982.
Copyright (c) 2020 Химия растительного сырья
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторы, которые публикуются в данном журнале, соглашаются со следующими условиями:
1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и передают журналу право первой публикации вместе с работой, одновременно лицензируя ее на условиях Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим распространять данную работу с обязательным указанием авторства данной работы и ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
2. Авторы сохраняют право заключать отдельные, дополнительные контрактные соглашения на неэксклюзивное распространение версии работы, опубликованной этим журналом (например, разместить ее в университетском хранилище или опубликовать ее в книге), со ссылкой на оригинальную публикацию в этом журнале.
3. Авторам разрешается размещать их работу в сети Интернет (например, в университетском хранилище или на их персональном веб-сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению, а также к большему количеству ссылок на данную опубликованную работу.
