ВЛИЯНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

  • Надежда Михайловна Микова Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
  • Иван Петрович Иванов Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
  • Николай Васильевич Чесноков Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036; Красноярский научный центр СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
  • Валерий Федорович Каргин Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
Ключевые слова: микрокристаллическая целлюлоза, карбонизация, окислительная модификация, поверхностные группы, адсорбционные и каталитические свойства

Аннотация

Модифицирование поверхности карбонизованной при 450 °С микрокристаллической целлюлозы (МКЦ-450) растворами окисляющих агентов различной силы: 30% H2O2, 3N H2SO4, олеумом и хлорсульфоновой HSO3Cl кислотой приводит к получению углеродных материалов (УМ) с различной степенью окисления поверхности. Полученные УМ были охарактеризованы методами ИК-спектроскопии, БЭТ, элементного и рентгеноспектрального анализа (РСА). Результаты показали, что больше карбоксильных и гидроксильных поверхностных групп вводятся в состав УМ в результате окисления олеумом и HSO3Cl, чем окисляющими растворами Н2О2 и 3N H2SO4. Установлено, что в образцах МКЦ/олеум и МКЦ/ HSO3Cl значительная часть кислорода входит в состав НSO3- поверхностных частиц, содержание серы в которых составляет около 2,3–2,5% ат. Выяснено, что окисленный образец МКЦ/олеум проявляет активность в тестовых реакциях каталитического гидролиза целлюлозы и этерификации уксусной кислоты с этанолом.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Надежда Михайловна Микова, Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
старший научный сотрудник, кандидат химических наук, тел.: (391) 249-53-87
Иван Петрович Иванов, Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
старший научный сотрудник, кандидат технических наук, тел.: (391) 249-48-94
Николай Васильевич Чесноков, Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036; Красноярский научный центр СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
заместитель директора Института химии и химической технологии СО РАН, заместитель председателя Красноярского научного центра СО РАН, доктор химических наук, тел.: (391) 249-53-99
Валерий Федорович Каргин, Институт химии и химической технологии СО РАН, Академгородок, 50, Красноярск, 660036
старший научный сотрудник, кандидат химических наук, тел.: (391) 249-55-87

Литература

1. Langley L., Villanueva D., Fairbrother D. Quantification of surface oxides on carbonaceous materials // Chem. Mat. 2006. Vol. 18. N1. Pp. 169–178.
2. Moreno-Castilla C., Lopez-Ramon M.V., Carrasco-Marin F. Changes in surface chemistry of activated carbon by wet oxidation // Carbon. 2000. Vol. 38. N14. Pp. 1995–2001.
3. Vinke P., Eijk van der M., Verbree M., Voskamp A.F., Bekkum van H. Modification of the surfaces of gas-active carbon and a chemically active carbon with nitric acid, hypochlorite, and ammonia // Carbon. 1994. Vol. 32. N4. Pp. 675–686.
4. Corapcioglu M.O., Huang C.P. The surface acidity and characterization of some commercial active carbons // Carbon. 1987. Vol. 25, N4. Pp. 569–578.
5. Okamura M., Takagaki A., Toda M., Kondo J.N., Domen K., Tatsumi T., Hara M. Acide-catalyzed reactions on flexi-ble polycyclic aromatic carbon in amorphous carbon // Chem. Mater. 2006. Vol. 18. N13. Pp. 3039–3045.
6. Stijn Van de Vyver, Li Peng, Jan Geboers at al. Sulfonated silica/carbon nanocomposites as novel catalysts for hy-drolysis of cellulose to glucose // Green Chem. 2010. Vol. 12. Pp. 1560–1563.
7. Onda A., Ochi T., Yanagisawa K. Selective hydrolysis of cellulose into glucose over solid acid catalysts // Green Chem. 2008. Vol. 10, N10. Pp. 1033–1037.
8. Chen J.P., Wu S., Chongs K. Surface modification of a granular activated carbon by citric acid for enhancement of copper adsorption // Carbon. 2003. Vol. 41. Pp. 1979–1986.
9. Mugisidi D., Ranaldo A., Soedarsono J.W., Hikam M. Modification of activated carbon using sodium acetate and its regeneration using sodium hydroxide for the adsorption of copper from aqeous solution // Carbon. 2007. Vol. 45. Pp. 1081–1084.
10. Santiago M., Stuber F., Fabregat A., Font J. Modified activated carbons for catalytic wet air oxidation of phenol // Carbon. 2005. Vol. 43. N10. Pp. 2334–2345.
11. Chen J.P., Wu S.N. Acid/base-treated activated carbons: characterization of functional groups and metal adsorptive properties // Langmuir. 2004. Vol. 20. N6. Pp. 2233–2242.
12. Park S.J., Kim K.D. Influence of activation temperature on adsorption characteristics of activated fiber composites // Carbon. 2001. Vol. 39. N11. Pp. 1741–1746.
13. Beck N.V., Meech S.E., Norman P.R., Pears L.A. Characterization of surface oxides on carbon and their influence on dynamic adsorption // Carbon. 2002. Vol. 40. Pp. 531–540.
14. Микова Н.М., Чесноков Н.В., Иванов И.П., Михлин Ю.Л., Кузнецов Б.Н. Изучение свойств углеродных мате-риалов, модифицированных кислотами // Техническая химия от теории к практике : сб. труд. III Междун. конф. Пермь, 2012. С. 245–249.
15. Abdel-Nasser A,. El-Hendawy. Variation in the FTIR spectra of biomass under impregnation, carbonization and oxi-dation conditions // J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2006. Vol. 75. Pp. 159–166.
16. Berenguer R., Marco-Lozar J.P., Quijada C., Cazorla-Amoros D., Morallon E. A comparision between oxidation of activated carbon by electrochemical and chemical treatments // Carbon. 2012. Vol. 50. Pp. 1123–1134.
17. Langley L.A., Fairbrother D.H. Effect of wet chemical treatments on the distribution of surface oxides on carbona-ceous materials // Carbon. 2007. Vol. 45. Pp. 47–54.
18. Pradhan K.B., Sandle K.N. Effect of different agent treatments on the surface properties of activated carbons // Car-bon. 1999. Vol. 37. Pp. 1323–1332.
19. Adams L.B., Hall C.R., Holmes R.J., Newton R.A. An examination of how exposure to humid air can result in changes in the adsorption properties of activated carbon // Carbon. 1998. Vol. 26, N4. Pp. 451–459.
20. Mazov I., Kuznetsov V.L., Simonova I.A., Stadnichenko A.I., Ishchenko A.V., A.V., Romanenko A.I., Tkachev E.N., Anikeeva O.B. Oxidation behavior of multiwall carbon nanotubes with different diameters and mor-phology // Applied Surface Science. 2012. Vol. 258. Pp. 6272–6280.
21. Chingombe P., Saha B., Wakeman R.J. Surface modification and characterization of coal-based activated carbon // Carbon. 2005. Vol. 43. Pp. 3132–3143.
22. Groszek A. Graphitic and polar surface sites in carbonaceous solids // Carbon. 1987. Vol. 25. N6. Pp. 717–722.
23. Strelko Jr.V., Malik D.J., Streat M. Characterization of the surface of oxidized carbon adsorbents // Carbon. 2002. Vol. 40. Pp. 95–104.
24. Грег С., Синг Л. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М., 1984. 306 c.
25. Pastor-Villegas J., Meneses Rodriguez J.M., Pastor-Valle J.F., Garcia Garcia M. Changes in commercial wood char-coals by thermal treatments // J. Anal. Appl. Pyrolysis. 2007. Vol. 80. Pp. 507–514.
26. Rodriguez-Mirasol J., Bedia J., Cordero T. Influence of water vapor on the adsorption of VOGs on lignin-based acti-vated carbons // Separation Science and Technology. 2005. Vol. 40. Pp. 3113–3135.
27. Hara M., Yoshida T., Takagaki A., Takata T., Kondo J.N., Hayashi Sh., Domen K. A carbon material as a strong pro-tonic acide // Angew. Chem. Int. Ed. 2004. Vol. 43. Pp. 2955–2958.
28. Suganuma S., Nakajima K., Kitano M., Amaguchi D.Y., Kato H., Hayashi Sh., Hara M. Hydrolysis of Cellulose by Amorphous Carbon Bearing SO3H, COOH, and OH Groups // Am. Chem. Soc. 2008. Vol. 130, N38. Pp. 12787–12793.
Опубликован
2014-06-10
Как цитировать
[1]
Микова, Н., Иванов, И., Чесноков, Н. и Каргин, В. 2014. ВЛИЯНИЕ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ МИКРОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ. Химия растительного сырья. 2 (июн. 2014), 51-59. DOI:https://doi.org/10.14258/jcprm.1402051.
Выпуск
Раздел
Биополимеры растений