БИОМАССА БОРЩЕВИКА CОСНОВСКОГО КАК СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 2D УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР

УДК 541.64:547.458.84

  • Александр Петрович Возняковский Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. С.В. Лебедева
  • Анатолий Петрович Карманов Институт биологии Коми научного центра УрО РАН http://orcid.org/0000-0001-6871-5684
  • Анна Юрьевна Неверовская Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. С.В. Лебедева
  • Алексей Александрович Возняковский Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
  • Людмила Сергеевна Кочева Институт геологии Коми НЦ УрО РАН
  • Сергей Викторович Кидалов Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Ключевые слова: борщевик Сосновского, карбонизация, самораспространяющийся высокотемпературный синтез, 2D наноуглерод, графеновые нанопластины, углеродные наноструктуры

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

Данные скачивания пока не доступны.

Metrics

Загрузка метрик ...

Биографии авторов

Александр Петрович Возняковский, Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. С.В. Лебедева

руководитель сектора наногетерогенных полимерных материалов

Анатолий Петрович Карманов, Институт биологии Коми научного центра УрО РАН

ведущий научный сотрудник лаборатории миграции радионуклидов и радиохимии

Анна Юрьевна Неверовская, Научно-исследовательский институт синтетического каучука им. С.В. Лебедева

старший научный сотрудник  сектора наногетерогенных полимерных материалов

Алексей Александрович Возняковский, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

младший научный сотрудник лаборатории физики кластерных структур

Людмила Сергеевна Кочева, Институт геологии Коми НЦ УрО РАН

ведущий научный сотрудник лаборатории технологии минерального сырья

Сергей Викторович Кидалов, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

старший научный сотрудник лаборатории физики кластерных структур

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.

Опубликован
2020-12-21
Как цитировать
1. Возняковский А. П., Карманов А. П., Неверовская А. Ю., Возняковский А. А., Кочева Л. С., Кидалов С. В. БИОМАССА БОРЩЕВИКА CОСНОВСКОГО КАК СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ 2D УГЛЕРОДНЫХ НАНОСТРУКТУР // Химия растительного сырья, 2020. № 4. С. 83-92. URL: http://journal.asu.ru/cw/article/view/7739.
Выпуск
Раздел
Биополимеры растений

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)