Принципи створення вуглецевих, кремнеземних сорбентів і їх аналогів
ТИПИ ПОРИСТИХ МАТЕРІАЛІВ
|
Переваги |
Недоліки |
|
Пористе вугілля |
Простота отримання. |
Низька стійкість до |
|
Нанотрубки |
Висока термічна |
окисників. |
|
|
стабільність в |
Неоднорідність |
|
|
неокислювальному |
пористої структури |
|
|
середовищі |
|
|
Кремнеземні |
Однорідність пористої |
Низька термічна |
|
матеріали |
структури. Простота |
стійкість (часто). |
|
(МСМ-41, SBA-15) |
модифікации шляхом |
Низька стійкість в |
|
заповнення пор |
лужних розчинах |
||
|
|||
Цеоліти, алюмосилікати |
Однорідність пористої |
Низька стійкість в |
|
|
структури. Низька |
лужних розчинах. |
|
|
вартість (у випадку |
Важкість модифікації |
|
|
природніх сорбентів) |
(через малий розмір пор) |
ТИПИ ПОРИСТИХ МАТЕРІАЛІВ
|
Переваги |
Недоліки |
Пористі фосфати |
Однорідність пористої |
Складність (часто – |
|
структури. Можливість |
неможливість) зміни |
|
варіації 3d металу у |
характеристик |
|
складі речовини. |
пористої структури в |
|
|
широких межах |
Пористі координаційні |
Однорідність пористої |
Низька термічна |
полімери |
структури. Простота |
стабільність. Висока |
|
варіювання |
вартість (як правило) |
|
характеристик. |
|
|
Унікальні сорбційні |
|
|
властивості. |
|
|
Простота введення |
|
|
структурних елементів |
|
|
з заданими |
|
|
властивостями. |
|
Пористе вугілля
Карбонізація |
|
Перше подрібнення |
|
|
|
Активація
Хімічна активація |
Парогазова активація |
|
Формування або фракціонування активированого вугілля
S від 500 до 2000 м2/г
Отримання вуглецевих нанотрубок Каталітичний розклад вуглецьвмісних речовин
Каталітичний розклад СО на Co-Mo каталізаторі
A. Serquis, X. Z. Liao, J. Y. Huang, Q. X. Jia, D. E. Peterson, Y. T. Zhu Carbon 2003, 41, 2635
Фотографії нанотрубок з частинками каталізатору, на якому вони росли
Отримання вуглецевих нанотрубок Розклад вуглецьвмісних речовин під дією ультразвуку
S.-H. Jeong, J.-H. Ko, J.-B. Park, W. Park J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 15982
Схема синтезу нанотрубок під дією |
|
ультразвуку на суспенцію силікагелю в |
|
розчині фероцену (каталізатор) в |
Фотографії нанотрубок, отримані |
ксилолі, за кімнатної температури і |
методами СЕМ (а) і ТЕМ (б). |
атмосферному тиску. Тривалість |
|
експерименту – 20 хвилин. |
|
"Аерографіт"
Термічний розклад толуолу на каталізаторі ZnO
M. Mecklenburg, A. Schuchardt, Y. K. Mishra, S. Kaps, R. Adelung, A. Lotnyk, L. Kienle, K. Schulte Adv. Mater. 2012, 24, 3486
Пористий матеріал на основі поліалкінів
Направлений синтез
J.-X. Jiang, F. Su, A. Trewin, C. D. Wood, N. L. Campbell, H. Niu, C. Dickinson, A. Y. Ganin,
M. J. Rosseinsky, Y. Z. Khimyak, A. I. Cooper
Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8574 –8578
H
H H
Br
Br
H
H
H
Будова пористих матеріалів (результати симуляції)
Пористий матеріал на основі поліалкінів
J.-X. Jiang, F. Su, A. Trewin, C. D. Wood, N. L. Campbell, H. Niu, C. Dickinson, A. Y. Ganin,
M. J. Rosseinsky, Y. Z. Khimyak, A. I. Cooper
Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 8574 –8578
Мікрофотографія |
Мікрофотографія |
Мікрофотографія |
|
СЕМ |
ТЕМ |
||
ТЕМ |
|||
|
високої роздільної здатності |
||
|
|
Пористий матеріал на основі графену
"Зшивка" 2D-шарів графену Направлений синтез
X. Zhuang, F. Zhang, D. Wu, N. Forler, H. Liang, M. Wagner, D. Gehrig, M. R. Hansen,
F.Laquai, X. Feng Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 9668 –9672
a)відновлення оксиду графену гідразином;
b)приєднання залишків Ph-Br шляхом реакції з сіллю діазонію Br-Ph-N2+BF4-;
c)"зшивка" за реакцією Соногашира;
d)прогрівання, 800 С
GMP = Graphene-based microporous polymer GMC = Graphene-based microporous carbon