Трехкомпонентный органо-неорганический темплат для синтеза микромезопористых сферических частиц углерода

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Предложен темплатный метод получения сферических частиц углерода с микромезопористой структурой посредством совместного гидролиза тетраэтоксисилана и полимеризации резорцин-формальдегидной смеси в спирто-водно-аммиачной среде в присутствии бромида цетилтриметиламмония. После терморазложения органики, селективного удаления SiO2 и отжига в CO2 формируются частицы с порами размером 0.5–25 нм, обладающие удельной поверхностью до 2000 м2/г и объемом пор до 2.1 см3/г.

About the authors

E. Y. Stovpiaga

Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: kattrof@gvg.ioffe.ru
26 Polytechnicheskaya St., St. Petersburg, 194021 Russia

S. A. Grudinkin

Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

26 Polytechnicheskaya St., St. Petersburg, 194021 Russia

D. A. Kirilenko

Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

26 Polytechnicheskaya St., St. Petersburg, 194021 Russia

D. A. Kurdyukov

Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

26 Polytechnicheskaya St., St. Petersburg, 194021 Russia

A. D. Trofimuk

Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

26 Polytechnicheskaya St., St. Petersburg, 194021 Russia

V. G. Golubev

Ioffe Institute of the Russian Academy of Sciences

26 Polytechnicheskaya St., St. Petersburg, 194021 Russia

References

  1. Ni M., Zhou L., Liu Y., Ni R. Advances in the Synthesis and Applications of Porous Carbon Materials // Front. Chem. 2023. V. 11. P. 1205280. https://doi.org/10.3389/fchem.2023.1205280
  2. Deshmukh A.A., Mhlanga S.D., Coville N.J. Carbon Spheres // Mater. Sci. Eng R. 2010. V. 70. P. 1–28. https://doi.org/10.1016/j.mser.2010.06.017
  3. Jin Y.Z., Gao C., Hsu W.K., Zhu Y., Huczko A., Bystrzejewski M., Roe M., Lee C.Y., Acquah S., Kroto H., Walton D.R.M. Large-Scale Synthesis and Characterization of Carbon Spheres Prepared by Direct Pyrolysis of Hydrocarbons // Carbon. 2005. V. 43. P. 1944.
  4. Dutta S, Gupta B., Srivastava S.K., Gupta A.K. Recent Advances on the Removal of Dyes from Wastewater Using Various Adsorbents: a Critical Review // Adv. Mater. 2021. V. 2. P. 4497–4531. https://doi.org/10.1039/D1MA00354B
  5. Levesque A., Binh V.T., Semet V., Guillot D., Fillit R.Y., Brookes M.D., Nguyen T.P. Monodisperse Carbon Nanopearls in a Foam-Like Arrangement: a New Carbon Nano-Compound for Cold Cathodes // Thin Solid Films. 2004. V. 308. P. 464–465. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2004.06.012
  6. Liu J., Qiao S.Z., Liu H., Chen J., Orpe A., Zhao D., Lu G.Q. Extension of the Stober Method to the Preparation of Monodisperse Resorcinol–Formaldehyde Resin Polymer and Carbon Spheres // Angew. Chem. Int. Ed. 2011. V. 50. P. 5947–5951. https://doi.org/10.1002/anie.201102011
  7. Qiao W.M., Song Y., Lim S.Y., Hong S.H., Yoon S.H., Mochida I., Imaoka T. Carbon Nanospheres Produced in an Arc-Discharge Process // Carbon. 2006. V. 44. № 1. P. 187–190. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2005.07.016
  8. Wang Z.L., Kang Z.C. Pairing of Pentagonal and Heptagonal Carbon Rings in the Growth of Nanosize Carbon Spheres Synthesized by a Mixed-Valent Oxide-Catalytic Carbonization Process // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. № 45. P. 17725–17731.
  9. Stöber W., Fink A., Bohn E. Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range // J. Colloid Interface Sci. 1968. V. 26. P. 62–69.
  10. Choma J., Jamio D., Augustynek K., Marszewski M., Gao M., Jaroniec M. New Opportunities in Stober Synthesis: Preparation of Microporous and Mesoporous Carbon Spheres // J. Mater. Chem. 2012. V. 22. P. 12636.
  11. Xu H., Zhang H., Huang Y., Wang Y. Porous Carbon/Silica Composite Monoliths Derived from Resorcinol–Formaldehyde/TEOS // J. Non-Cryst. Solids. 2010. V. 356. P. 971–976.
  12. Rey-Raap N., Villanueva S.F., Menendez J.A., Arenillas A. Microporous Carbon Spheres Derived from Resorcinol-Formaldehyde Solutions. A New Approach to Coat Supports // Micropor. Mesopor. Mater. 2017. V. 252. P. 154–160.
  13. Ghimire P., Gunathilake C., Wickramaratne N.P., Jaroniec M. Tetraethyl Orthosilicate-Assisted Synthesis of Nitrogen-Containing Porous Carbon Spheres // Carbon. 2017. V. 121. P. 408–417.
  14. Trofimova E. Yu., Kurdyukov D.A., Yakovlev S.A., Kirilenko D.A., Kukushkina Y.A., Nashchekin A.V., Sitnikova A.A., Yagovkina M.A., Golubev V.G. Monodisperse Spherical Mesoporous Silica Particles: Fast Synthesis Procedure and Fabrication of Photonic-Crystal Films // Nanotechnology. 2013. V. 24. P. 155601. https://doi.org/10.1088/0957-4484/24/15/155601
  15. Трофимова Е.Ю., Курдюков Д.А., Кукушкина Ю.А., Яговкина М.А., Голубев В.Г. Синтез монодисперсных мезопористых сфер аморфного кремнезема субмикронного размера // Физика и химия стекла. 2011. T. 37. № 4. C. 510–517.
  16. Jagiello J., Olivier J.P. A Simple Two-Dimensional NLDFT Model of Gas Adsorption in Finite Carbon Pores. Application to Pore Structure Analysis // J. Phys. Chem. C. 2009. V. 113. № 45. P. 19382–19385.
  17. Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1984. 310 с.
  18. Буканов А.М. Резорцин-формальдегидные смолы // Большая российская энциклопедия. 2015. Т. 28. С. 338–339.
  19. Stovpiaga E. Yu., Eurov D.A., Kurdyukov D.A., Glebova N.V., Kirilenko D.A., Tomkovich M.V., Golubev V.G. Formation of Spherical Microporous Silica Particles from Organosilane and Quat Molecules // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2022. V. 650. P. 129633. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.129633
  20. Чистяков А.В., Цодиков М.В. Методы синтеза углеродных сорбентов из лигнина // Журн. прикл. химии. 2018. Т. 91. № 7. C. 949–967. https://doi.org/10.1134/S0044461818070058
  21. Богданович Н.И., Короткий В.П., Великанов В.И., Носков Д.К. Переработка низкосортной и мелкотоварной древесины в энтеросорбенты для сельского хозяйства методом совмещенного процесса карбонизации-активации на модульных установках в полевых условиях // Изв. вузов. Лесн. журн. 2010. № 4. С. 126–131.
  22. Lesiak B., Trykowski G., Tóth J., Biniak S., Kövér L., Rangam N., Stobinski L., Malolepszy A. Chemical and Structural Properties of Reduced Graphene Oxide–Dependence on the Reducing Agent // J. Mater. Sci. 2021. V. 56. P. 3738–3754. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05461-1
  23. Lee S.-M., Lee S.-H., Roh J.-S. Analysis of Activation Process of Carbon Black Based on Structural Parameters Obtained by XRD Analysis // Crystals. 2021. V. 11. P. 153. https://doi.org/10.3390/cryst11020153
  24. Bao L., Liu C., Zhang Z., Pang D. Photoluminescence-Tunable Carbon Nanodots: Surface-State Energy-Gap Tuning // Adv. Mater. 2015. V. 27. P. 1663–1667. https://doi.org/10.1002/adma.201405070
  25. Mulder C.A.M., Damen A.A.J.M. The Origin of the “Defect” 490 cm–1 Raman Peak in Silica Gel // J. Non-Cryst. Solids. 1987. V. 93. P. 387–394.
  26. Kinowski C., Bouazaoui M., Bechara R., Hench L.L., Nedelec J.M., Turrell S. Kinetics of Densification of Porous Silica Gels: a Structural and Textural Study // J. Non-Cryst. Solids. 2001. V. 291. P. 143–152. https://doi.org/10.1016/S0022-3093(01)00863-8
  27. Stovpiaga E. Yu., Grudinkin S.A., Kurdyukov D.A., Glebova N.V., Kirilenko D.A., Nechitailov A.A., Tomkovich M.V., Yagovkina M.A., Golubev V.G. Hierarchically Porous Silica Particles: One-Pot Synthesis, Tunable Hydrophilic/Hydrophobic Properties, Prospects for Selective Oil Adsorption // Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 2024. V. 683. P. 132976. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2023.132976
  28. Johnson F.A. Lattice Absorption Bands in Silicon // Proc. Phys. Soc. 1959. V. 73. P. 265. https://doi.org/10.1088/0370-1328/73/2/315

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».