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.
![](http://journal.asu.ru/public/journals/1/article_7739_cover_ru_RU.png)
Copyright (c) 2020 Химия растительного сырья
![Лицензия Creative Commons](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
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.