Основы ресурсосберегающих технологий получения активированных углеродных волокон, их свойства и применение

• Автор: Лысенко, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.17.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 310 с. : ил.

1 Углеродные волокна, сорбционноактивные углеродные волокнистые материалы. Основные современные тенденции развития производства и исследований
2 Разработка процессов получения углеродных волокнистых материалов с повышенным выходом

2.1 Анализ технологических схем получения УВМ и АУВМ

2.2 Разработка новых пиролитических добавок, исследование особенностей их воздействия на гидратцеллюлозные волокна при

термообработке

2.2.1 Дериватографические исследования термического поведения пиролитических добавок

2.2.2 Дериватографические исследования термического поведения гидратцеллюлозных волокон в присутствии различных пиролитических добавок

2.2.3 Влияние пиролитических добавок на физикомеханические свойства УВ

2.3 Получение УВМ в производственных условиях с использованием 5 многокомпонентных добавок пиролиза

2.4 Разработка процесса получения УВМ, исключающего стадию отмывки 9 от авиважа

3 Исследование процессов получения углеродных активированных волокнистых материалов методами газофазной и твердофазной 5 химической активации
3.1 Получение активированных углеродных волокон из углеродных 6 материалов с различными конечными температурами термообработки
3.1.1 Особенности структуры и свойств УВМ, полученных при различных 7 конечных температурах термообработки
3.1.2 Получение адсорбентов с высоким содержанием микропор
3.2 Сравнительные исследования параметров пористой структуры
различных типов АУВМ
3.3 Электропроводящие углеродные активированные материалы
3.3.1 Использование токопроводящих АУВМ в процессах адсорбциидесорбции растворителей
3.3.2 Исследование возможности использования АУВМ для высокоемких накопителей энергии
3.4 Получение активированных углеродных материалов методом
химической активации
3.5 Морфология углеродных волокон
4 Изучение процессов сорбции активированными волокнами ионов
металлов и биологических объектов
4.1 Адсорбция металлов платиновой группы, хрома и золота
4.1.1 Адсорбция хлорокомплексов палладия, платины, золота и сульфата палладия АУВМ различной структуры
4.1.2 Адсорбция ионов шести и трехвалентного хрома
4.1.3 Адсорбция цианидных комплексов золота I
4.2 Адсорбция вирусов и бактерий металлсодержащими волокнами
4.2.1 Адсорбция вирусов гриппа металлсордержащими волокнами
I 4.2.2 Иммобилизация бактерий на углеродных волокнах и их
использование для деструкции тиодигликоля
Общие выводы
Список использованных источников


Другой группой японских исследователей предложены методы получения не только мезопористых волокон, но и углеродных нановолокон, заключенных в углеродную оболочку, а также многослойных углеродных полых волокон. Во всех случаях исследователи использовали идею применения смеси полимеров, один из которых пиролизуется без углеродного остатка. Рисунок 1. Схема получения углеродных волоконсорбентов из смеси полимеров а и фотографии структур капиллярнопористых углеродных волокон б пористые волокна в нановолокна в оболочке. В работе показана принципиальная возможность получения макромезопористых углеродных волокон не методом экструзии как в работах ,, а пултрузией. Схема метода представлена на рисунке 1. Рисунок 1. Характер структуры таких углеродных материалов можно оценить по фотографиям, приведенным на рисунке 1. Рисунок 1. Вышеописанные методы получения пористых сорбционноактивных в том числе волокнистых материалов без использования процессов активации, несомненно, отражают новые тенденции в области технологий углеродных сорбентов. Разработанные материалы обладают удельной поверхностью от
до 0 м г и могут быть использованы в качестве фильтрующих элементов, носителей катализаторов, носителей микро и наночастиц серебра при обеззараживании воды. Кроме того, такие материалы могут быть подвергнуты дополнительной активации с целью увеличения количества микропор. Принципиально иной способ получения неактивированных углеродных волокнистых сорбентов НУВС получение пористых углеродных тел путем интеркаляции и последующего термического расщепления графитов. В настоящее время этот способ промышленно используют для получения так называемых терморасширенных графитов, которые, благодаря развитой системе пор, являются отличными поглотителями нефтепродуктов. Один килограмм такого вещества способен поглотить до килограмм нефти или органических растворителей . Путем термического расширения углеродных волокон получены пористые материалы, представляющие собой системы нановолокон, объединенных между собой и вытянутых вдоль оси исходных волокон . Такие нановолокнистые микропористые материалы обладают высокой способностью нести на своей поверхности электролитические заряды и используются в супераккумуляторах и литиевых батареях . Структуры терморасширенного графита и терморасширенных углеродных волокон представлены на рисунке 1. Рисунок 1. Одним из бурно развивающихся в последние 5 лет направлений исследований сорбентов является изучение сорбционных свойств нанотрубок и нановолокон. Сегодня известно довольно много различных методов получения нанотрубок и нановолокон, однако основополагающими являются методы испарения графита электродуговое и лазерное и методы каталитического выращивания путем осаждения пироуглерода из газовой фазы. Осаждением пироуглерода на уже готовые нанотрубки могут быть получены довольно длинные нановолокна несколько десятков сантиметров. Нанотрубки и нановолокна имеют разнообразную структуру и, соответственно, различные свойства. У многослойных нанотрубок внутренний диаметр может быть от 1,5 до нм, внешний от 2,5 до нм. Длина достигает 0 нм. Однослойные одностеночные нанотрубки обычно имеют диаметр от 0,7 до 1,6 нм, их длина не велика нм. Не все нановолокнистые структуры являются сорбентами. Если нанотрубкинановолокна имеют закрытые концы, то они не проявляют сорбционнокапиллярных свойств. В настоящее время показано, что вскрыть концы нанотрубок можно при их обработке углекислым газом или кислородом, либо при жидкофазной обработке азотной кислотой, растворами КМпОд, солями осмия и т. Такая обработка, по существу, является активацией. Активированные нановолокна и нанотрубки проявляют высокие сорбционные свойства. Сравнительные характеристики сорбционных свойств различных углеродных материалов приведены в таблице 1. Анализ вышеприведенных данных позволяет создать схему путей получения углеродных волоконсорбентов УВС см. Таблица 1. Рисунок 1. Представленная схема наглядно показывает, что большинство способов получения волоконсорбентов основано на глубокой тсрмохимической трансформации твердых прекурсоров, которые чаще всего уже сформированы в волокна.