Синтез нанопористых углеродных материалов из модифицированного углеродного сырья и исследование их физико-химических свойств

• Автор: Барнаков, Чингиз Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 264 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Патентный и литературный обзор

Глава 2. Синтез нанопористого углеродного материала

2.1. Синтез нанопористого углеродного материала из угля, коксов и соединений, моделирующих их структуру

2.2. Синтез нанопористых углеродных материалов из азотсодержащих реактивов

2.3. Синтез нанопористых углеродных материалов из полимеров

2.4. Синтез нанопористых углеродных материалов из скорлупы

кедрового ореха

2.5.а. Использование отходов пластмасс для получения нанопористых углеродных материалов

2 Использование нанопористых углеродных материалов для адсорбции водорода и метана

2.6. Свойства ЭПРспектров и проводимость нанопористых углеродных материалов 5 Глава 3. Синтез азотсодержащих углеродных материалов
3.1. Синтез из азотсодержащих химических соединений
3.1 .а. Состояние азота в углеродных материалах по данным рентгенофотоэлектронной спектроскопии РФЭС
3.1.6. Применение КРспектроскопии
3.2. Синтез азотсодержащего углеродного материала с помощью механоактивации нанопористого углеродного материала 8 Глава 4. Свойства и применение нанопористых углеродных материалов
4.1. Магнитные свойства наночастиц кобальта
4.2. Синтез углеродных носителей платины для катодов твердополимерных топливных элементов и особенности свойств носителей катализаторов
4.3. О донорных свойствах азотсодержащих нанопористых углеродных
материалов по данным ЭПР
4.4. Графитация углеродного материала
4.5. Синтез анодного углеродного материала
4.6. Синтез пенографита
Глава 5. Исследование безопасности нановеществ
Основные результаты и выводы
Список патентов и литературы
Введение общая характеристика работы.
Актуальность


Изобретение может быть использовано для производства сорбентов, носителей катализаторов, ферромагнитных чернил, графитовых пигментов для копирования, наполнителей углеродных и полимерных композитов, восстановителей при выплавке сталей и в порошковой металлургии. Газ, образующийся при электрокрекинге жидких углеводородов, содержащий ацетилен и водород с расходом час1, подвергают термокаталитическому разложению при 00С на катализаторе на основе карбидообразующих металлов VIII группы. Изобретение позволяет повысить производительность процесса, снизить температуру и увеличить скорость образования углерода, повысить выход целевого продукта. Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано при изготовлении сорбентов, лекарственных препаратов и композитных материалов. Пористый углеродный наноматериал, основным структурным элементом которого являются вложенные друг в друга нанопористого графеновые сферы с внутренней полостью размером 0,5К2,0 нм, имеющий удельную поверхность до 0 м2г, получают окислением внутренних оболочек углерода луковичной структуры при температуре 00С в токе разбавленного инертным газом осушенного воздуха или в смеси диоксида углерода и инертного газа. Изобретение относится к получению углеродных сорбентов. Описаны высокоэффективные сорбенты на основе активированного угля в виде его дискретных зерен, предпочтительно сферической формы, обладающие высокой микропористостью и характеризующиеся тем, что они имеют следующие параметры общий объем пор, определяемый по методу Гурвича, по меньшей мере 0,7 см г, при этом на долю микропор диаметром не более А в этом общем объеме пор приходится, по меньшей мере, , средний диаметр пор максимум А и БЭТповерхность удельная поверхность, определяемая методом БрунауэраЭмметаТеллера по адсорбции азота, по меньшей мере, м2г. Заявленные адсорбенты пригодны прежде всего для адсорбции ядовитых веществ, вредных веществ и запахов, главным образом из газовых и воздушных потоков, для очистки или подготовки газов, прежде всего воздуха, для использования в медицине и для применения в качестве сорбентовнакопителей газов, предпочтительно водорода. Высокопористый углеродный матерная получен из фурфурилового спирта с использованием цеолита У в качестве подложки. Порошкообразный цеолит У пропитывают фурфуриловым спиртом и подвергают полимеризации путем нагрева в токе азота при температуре 0С. Полученный композит нагревают в токе азота при температуре 00С в течение 4х часов. Последним этапом является обработка кислотой с целью вымывания цеолита из полученной системы. Конечный углеродный материал характеризуется БвбтЮО м2г, У 12,4 см3г и Ум2,1 см3г, при этом адсорбция метана составила масс, при С и давлении атм. Новый уровень удельной поверхности достигнут в координационном полимере иМСМ2, полученном в результате координационной сополимеризации дикарбоновой и трикарбоновой кислот 1. Удельная поверхность образована большим количеством микропор и мезопор и по БЭТ равна м2г. В отличие от координационного сополимера иМСМ1, имеющего мезопористые каналы, иМСМ2 состоит из трех типов ячеек. Несмотря на исключительную пористость оба этих полимера являются термически стойкими. Адсорбция водорода на образце иМСМ2 достигает 7 Л а1 К. Доказывается, что это самая большая адсорбционная емкость по водороду при К. Материал для хранения слагается из многослойных кристаллов графитовых нановолокон, имеющих колончатую структуру, где кристалл имеет форму усеченного конуса со срезанной вершиной. В колончатой структуре имеется в центре отверстие и это отверстие полое или заполнено аморфным углеродом и имеет размер от до 0 нм. На поверхности графитовых нановолокон имеется пленка из металла или сплава, способная разлагать молекулярный водород на атомы водорода. Газообразный водород или метан адсорбируют на графитовых нановолокнах под давлением и хранят. Материал для хранения водорода представляет собой наноуглеродный материал, в котором часть атомов углерода замена либо на атомы азота или бора, либо и на атомы азота и бора одновременно.