СИНТЕЗ УГЛЕРОДНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ ПРИ МИКРОВОЛНОВОМ КАТАЛИТИЧЕСКОМ ПИРОЛИЗЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Растущий спрос на углеродные нанотрубки, являющиеся типичными представителями класса углеродных наноматериалов и обладающие уникальными физико-химическими свойствами, вызывает необходимость поиска доступных и возобновляемых углеводородных ресурсов для их получения и разработки энергоэффективного и высокопроизводительного метода синтеза. В работе рассмотрены вопросы перспективности использования лигноцеллюлозной биомассы и ее отходов в качестве источника углерода для синтеза углеродных нанотрубок в микроволновом каталитическом пиролизе, подчеркивается целесообразность исследований в данном направлении. Отмечается, что одним из параметров, отвечающих за протекание процесса пиролитического синтеза углеродных нанотрубок, является концентрация поглотителя микроволнового излучения, определяющая температуру пиролиза. Изучено влияние изменения концентрации микроволнового поглотителя в реакционной смеси на каталитический синтез многостенных углеродных нанотрубок в процессе микроволнового пиролиза целлюлозы. Показано, что изменение содержания микроволнового акцептора от 10 до 30% сопровождается увеличением концентрации многостенных углеродных нанотрубок разупорядоченной морфологии в реакционной смеси. Высказано предположение о двухстадийном процессе пиролиза-синтеза. Рассмотрены результаты просвечивающей электронной микроскопии и рентгенофазового анализа полученных продуктов.

Об авторах

Александр Николаевич Заритовский

ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»

Email: zaritovski@gmail.com
283048, Россия, Донецк, ул. Розы Люксембург, 70

Елена Николаевна Котенко

ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»

283048, Россия, Донецк, ул. Розы Люксембург, 70

Светлана Владимировна Грищук

ФГБНУ «Институт физико-органической химии и углехимии им. Л.М. Литвиненко»

283048, Россия, Донецк, ул. Розы Люксембург, 70

Валентина Александровна Глазунова

ФГБНУ «Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина»

283048, Россия, Донецк, ул. Розы Люксембург, 72

Галина Кузьминична Волкова

ФГБНУ «Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина»

283048, Россия, Донецк, ул. Розы Люксембург, 72

Список литературы

  1. Suriapparao, D.V. A review on role of process parameters on pyrolysis of biomass and plastics: Present scope and future opportunities in conventional and microwave-assisted pyrolysis technologies / D.V. Suriapparao, R. Tejasvi // Process Safety and Environmental Protection. - 2022. - V. 162. - P. 435-462. doi: 10.1016/j.psep.2022.04.024.
  2. Zhang, X. An overview of a novel concept in biomass pyrolysis: microwave irradiation / X. Zhang, K. Rajagopalan, H. Lei et al. // Sustainable Energy and Fuels. - 2017. - V. 1. - I. 8. - P. 1664-1699. doi: 10.1039/c7se00254h.
  3. Omoriyekomwan, J.E. Formation of hollow carbon nanofibers on bio-char during microwave pyrolysis of palm kernel shell / J.E. Omoriyekomwan, A. Tahmasebi, J. Zhang, J. Yu // Energy Conversion and Management. - 2017. - V. 148. - P. 583-592. doi: 10.1016/j.enconman.2017.06.022.
  4. Omoriyekomwan, J.E. Mechanistic study on direct synthesis of carbon nanotubes from cellulose by means of microwave pyrolysis / J.E. Omoriyekomwan, A. Tahmasebi, J. Zhang, J. Yu // Energy Conversion and Management. - 2019. - V. 192. - P. 88-99. doi: 10.1016/J.ENCONMAN.2019.04.042.
  5. Omoriyekomwan, J.E. Synthesis of super-long carbon nanotubes from cellulosic biomass under microwave radiation / J.E. Omoriyekomwan, A. Tahmasebi, J. Zhang, J. Yu // Nanomaterials. - 2022. - V. 12. - I. 5. - Art. № 737. - 14 p. doi: 10.3390/nano12050737.
  6. Omoriyekomwan, J.E. A review on the recent advances in the production of carbon nanotubes and carbon nanofibers via microwave-assisted pyrolysis of biomass / J.E. Omoriyekomwan, A. Tahmasebi, J. Dou et al. // Fuel Processing Technology. - 2021. - V. 214. - Art. № 106686. - 22 p. doi: 10.1016/j.fuproc.2020.106686.
  7. Shi, K. Catalyst-free synthesis of multiwalled carbon nanotubes via microwave-induced processing of biomass / K. Shi, J. Yan, E. Lester, T. Wu // Industrial and Engineering Chemical Research. - 2014. - V. 53.- I. 39. - P. 15012-15019. doi: 10.1021/IE503076N.
  8. Wang, Z. Nanocarbons from rice husk by microwave plasma irradiation: From graphene and carbon nanotubes to graphenated carbon nanotube hybrids / Z. Wang, H. Ogata, S. Morimoto et al. // Carbon. - 2015. - V. 94. - P. 479-484. DOI: 10.1016/J. CARBON.2015.07.037.
  9. Asnawi, M. Synthesis of carbon nanomaterials from rice husk via microwave oven / M. Asnawi, S. Azhari, M.N. Hamidon et al. // Journal of Nanomaterials. - V. 2018. - Art. id 2898326. - 5 p. doi: 10.1155/2018/2898326.
  10. Mamaeva, A. Microwave-assisted catalytic pyrolysis of lignocellulosic biomass for production of phenolic-rich bio-oil / A. Mamaeva, A. Tahmasebi, L. Tian, J. Yu // Bioresource Technology. - 2016. - V. 211.- P. 382-389. doi: 10.1016/j.biortech.2016.03.120.
  11. Mubarik, S. Synthetic approach to rice waste-derived carbon-based. nanomaterials and their applications / S. Mubarik, N. Qureshi, Z. Sattar et al. // Nanomanufacturing. - 2021. - V. 1. - I. 3. - P. 109-159. doi: 10.3390/nanomanufacturing1030010.
  12. Zakaria, N.Z.J. A review of the recent trend in the synthesis of carbon nanomaterials derived from oil palm by-product materials // N.Z.J. Zakaria, S. Rozali, N.M. Mubarak, S. Ibrahim // Biomass Conversion and Biorefinery. - 2022. - 32 p. doi: 10.1007/s13399-022-02430-3.
  13. Gacem, A. Recent advances in methods for synthesis of carbon nanotubes and carbon nanocomposite and their emerging applications: a descriptive review / A. Gacem, S. Modi, V.K. Yadav et al. // Journal of Nanomaterials. - V. 2022. - Art. id 7238602. - 16 p. doi: 10.1155/2022/7238602.
  14. Baghel, P. Ultrafast growth of carbon nanotubes using microwave irradiation: characterization and its potential applications / P. Baghel, A.K. Sakhiya, P. Kaushal // Heliyon. - 2022. - V. 8. - I. 10. - Art. № e10943. - 20 p. doi: 10.1016/j.heliyon.2022.e10943.
  15. Zahid, M.U. Synthesis of carbon nanomaterials from different pyrolysis techniques: a review / M.U. Zahid, E. Pervaiz, A. Hussain et al. // Materials Research Experts. - 2018. - V. 5. - № 5. - Art. №. 052002. - 10 p. doi: 10.1088/2053-1591/aac05b.
  16. Ethaib, S. Microwave-assisted pyrolysis of biomass waste: a mini review / S. Ethaib, R. Omar, S.M.M. Kamal et al. // Processes. - 2020. - V. 8. - I. 9. - Art. № 1190. - 17 p. doi: 10.3390/pr8091190.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).