СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ КСЕРОГЕЛЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ НА ОСНОВЕ СУЛЬФАТИРОВАННОГО ЭТАНОЛЛИГНИНА СОСНЫ:

Надежда Михайловна Микова; Владимир Александрович Левданский; Елена Валентиновна Мазурова; Борис Николаевич Кузнецов

doi:10.14258/jcprm.2021018242

Надежда Михайловна Микова Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН Email: nm@icct.ru
Владимир Александрович Левданский Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН Email: inm@icct.ru
Елена Валентиновна Мазурова Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН Email: nm@icct.ru
Борис Николаевич Кузнецов Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН Email: inm@icct.ru

https://doi.org/10.14258/jcprm.2021018242

Ключевые слова: сосна, сульфатированный этаноллигнин, таннины, формальдегид, фурфуриловый спирт, органический ксерогель, микроструктура, пористость

Аннотация

Впервые получены органические ксерогели на основе лигнина и таннинов, выделенных из коры и древесины сосны, конденсацией с формальдегидом и фурфуриловым спиртом в присутствии соляной кислоты. Использование сульфатированного этаноллигнина сосны позволило впервые получить содержащие серу (до 1.3% мас.) лигнин-(таннин)-формальдегидные и лигнин-(таннин)-фурфуриловые ксерогели. Плотность полученных гелей увеличивается при добавлении таннинов к лигнину и варьируется в интервале 0.13–0.39 г/см³. Ксерогели, синтезированные конденсацией с фурфуриловым спиртом, являются более прочными, чем полученные с использованием формальдегида. Методами элементного и химического анализов и ИК-спектроскопии подтверждено присутствие серы в составе ксерогелей. Методом сканирующей электронной микроскопии показано, что лигнин-формальдегидные ксерогели сформированы из крупных полимерных цепочек, состоящих из взаимосвязанных агрегатов частиц микронного размера, и имеют крупные поры. Добавление таннинов в систему для поликонденсации сопровождается образованием более компактной пространственно сшитой структуры геля. Методом БЭТ установлено, что все ксерогели имеют низкую пористость, причем лигнин-фурфуриловые образцы имеют больший средний диаметр пор (7.2–14.5 нм) по сравнению с лигнин-формальдегидными образцами (3.03–6.80 нм).

Скачивания

Metrics

PDF views

317

| |

Биографии авторов

Надежда Михайловна Микова, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Владимир Александрович Левданский, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН

доктор химических наук, главный научный сотрудник

Елена Валентиновна Мазурова, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

Борис Николаевич Кузнецов, Институт химии и химической технологии СО РАН, ФИЦ Красноярский научный центр СО РАН

доктор химических наук, профессор, заместитель директора по научной работе, заведующий лабораторией

Литература

Rey-Raap N., Szczurek A., Fierro V., Menéndez J.A., Arenillas A., Celzard A. J. Colloid Interface Sci., 2015, vol. 456, pp. 138–144. DOI: 10.1016/j.jcis.2015.06.024.

Pierre A.C., Pajonk G.M. Chemical Reviews, 2002, vol. 102, pp. 4243–4265. DOI: 10.1021/cr0101306.

Kraiwattanawong K., Tamon H., Praserthdam P. Micropor Mesopor Mater., 2011, vol. 138 (1–3), pp. 8–16. DOI: 10.1016/j.micromeso.2010.10.001.

Job N., The´ry A., Pirard R., Marien J., Kocon L., Rouzaud J.-N., Be´guin F. Carbon, 2005, vol. 43 (12), pp. 2481–2494. DOI: 10.1016/j.carbon.2005.04.031.

Chen Ch., Kennel E.B., Stiller A.H., Stansberry P.G., Zondlo J.W. Carbon, 2006, vol. 44, pp. 1535–1543. DOI: 10.1016/j.carbon.2005.12.021.

Amaral-Labat G., Szczurek A., Fierro V., Pizzi A., Celzard A. Science and Technology of Advanced Materials, 2013, vol. 14(1), 015001. DOI: 10.1088/1468-6996/14/1/015001.

Stewart D. Indust. Crops and Products, 2008, vol. 27, pp. 202–207. DOI: 10.1016/j.indcrop.2007.07.008.

Karaaslan M.A., Kadla J.F., Ko F.K. Lignin in Polymer Composites, 2016, pp. 67–93. DOI: 10.1016/B978-0-323-35565-0.00005-9.

Chen F., Li J. Advanced Materials Research, 2010, vol. 113–116, pp. 1837–1840. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.113-116.1837.

Tamon H., Ishizaka H., Mikami M., Okazaki M. Carbon, 1997, vol. 35(6), pp. 791–796. DOI: 10.1016/S0008-6223(97)00024-9.

Chen F., Xu M., Wang L., Li J. Bioresources, 2011, vol. 6, pp. 1261–1272.

Grishechko L.I., Amaral-Labat G., Szczurek A., Fierro V., Kuznetsov B.N., Celzard A. Micropor Mesopor Mater., 2013, vol. 168, pp. 19–29. DOI: 10.1016/j.micromeso.2012.09.024.

Grishechko L.I., Amaral-Labat G., Szczurek A., Fierro V., Kuznetsov B.N., Pizzi A., Celzard A. Indust. Crops and Products, 2013, vol. 41, pp. 347–355. DOI: 10.1016/j.indcrop.2012.04.052.

Mikova N.M., Levdanskiy V.А., Skwortsova G.P., Zhizhaev А.М., Lutoshkin M.A., Chesnokov N.V., Kuz-netsov B.N. Biomass Conversion and Biorefinery, 2020. DOI: 10.1007/s13399-019-00561-8.

Nishida M., Uraki Y. Bioresour. Technol., 2003, vol. 88, pp. 81–83. DOI: 10.1016/S0960-8524(02)00264-X.

Passauer L. Holzforschung. ACS Symposium Series, 2012, vol. 1107, pp. 211–228. DOI: 10.1021/bk-2012-1107.ch011.

Perez-Cantu L., Liebner F., Smirnova I. Micropor Mesopor Mater., 2014, vol. 195, pp. 303–310. DOI: 10.1016/j.micromeso.2014.04.018.

Thakur V.K., Thakur M.K. International Journal of Biological Macromolecules, 2015, vol. 72, pp. 834–847. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2014.09.044.

Seo J., Park H., Shin K., Baeck S.H., Rhym Y., Shim S.E. Carbon, 2014, vol. 76, pp. 357–367. DOI: 10.1016/j.carbon.2014.04.087.

Malutan T., Nici R., Popa V.I. BioResources, 2008, vol. 3(1), pp. 13–20. DOI: 10.15376/biores.3.1.13-20.

Kuznetsov B.N., Vasilyeva N.Yu., Kazachenko A.S., Levdansky V.A., Kondrasenko A.A., Malyar Yu.N., Skvort-sova G.P., Lutoshkin M.A. Wood science and technology, 2020, vol. 54, pp. 365–381. DOI: 10.1007/s00226-020-01157-6.

Lee Y.J., Jung J.C., Park S., Seo J.G., Baeck S.H., Yoon J.R., Yi J. et al. Current Applied Physics., 2010, vol. 10 (3), pp. 947–951. DOI: 10.1016/j.cap.2009.11.078.

Machado B.F., Gomes H.T., Serp P., Kalck P., Figueiredo J.L., Faria J.L. Catalysis Today, 2010, vol. 149, pp. 358–364. DOI: 10.1016/j.cattod.2009.06.016.

Feinle A., Hüsing N. J. Supercritical Fluids, 2015, vol. 106, pp. 2–6. DOI: 10.1016/j.supflu.2015.07.015.

Rey-Raap N., Szczurek A., Fierro V., Celzard A., Menéndez J.A., Arenillas A. Indust. Crops and Products, 2016, vol. 82, pp. 100–106. DOI: 10.1016/j.indcrop.2015.12.001.

Kicin´ski W., Szala M., Bystrzejewsk M. Carbon, 2014, vol. 68, pp. 1–32. DOI: 10.1016/j.carbon.2013.11.004.

Kuznetsov B.N, Vasilyeva N.Yu., Kazachenko A.S., Skvortsova G.P., Levdansky V.A., Lutoshkin M.A. J. Sib. Fed. Univ. Chem., 2018, vol. II(I), pp. 122–130. DOI: 10.17516/1998-2836-0170. (in Russ.).

Cheronis N.D., Ma T.S. Mikro- i polumikrometody organicheskogo funktsional'nogo analiza. [Micro- and semi-micromethods of organic functional analysis]. Moscow, 1973, 576 p. (in Russ.).

Gregg S., Sing K. Adsorbtsiya. Udel'naya poverkhnost'. Poristost'. [Adsorption. Specific surface area. Porosity]. Mos-cow, 1984, 306 p. (in Russ.).

Lignin and lignans: advances in chemistry, eds. C. Heitner, D. Dimmel, J. Schmidt. CRC. Press: Taylor and Francis Group, 2010, 683 p. DOI: 10.1201/EBK1574444865.

Lochab B., Shukla S., Varma I.K. RSC Adv., 2014, vol. 4, pp. 21712–21752. DOI: 10.1039/C4RA00181H.

Rey-Raap N., Calvo E.G., Menendez J.A., Arenillas A. Micropor Mesopor Mater., 2017, vol. 244, pp. 50–54. DOI: 10.1016/j/micromeso.2017.02.044.