Достижения в области автомобилестроения
Открытый доступ

Абстрактный

Гидролизуемые танины — новое сырье для синтеза углеродных материалов

Vanessa Fierro

Танины тары (TT) — это гидролизуемые танины, требующие альдегидов для образования смол. Обычно они используются для обработки кожи, но возможны и другие применения с более высокой добавленной стоимостью. В этом исследовании мы использовали TT в качестве предшественника мезопористых материалов путем смешивания с Pluronic F127 и различными альдегидами, что увеличило выход углерода, но снизило текстурные характеристики полученных углей. Однако смешивание танина тары с танином мимозы (MT), Pluronic F127 и водой позволило получить высокомикропористые-мезопористые материалы без использования какого-либо альдегида. Мы следовали трем подходам для синтеза мезопористых углей: Мы смешивали TT, Pluronic F127 (P) и 37,1 мас. % раствора формальдегида (F) в планетарной шаровой мельнице PM100 (RESTCH) в течение 1 часа с различными весовыми соотношениями P/TT и F/TT. Когда TT был напрямую подвергнут пиролизу, полученный углерод был чисто микропористым и имел ограниченное развитие текстуры, области BET (ABET) составляли всего 111 м2/г, в то время как материалы, включающие P и F, были микро-мезопористыми. Добавление F улучшило мезоструктурирование, но снизило ABET. Добавление F также увеличило выход углерода с 20 (0 г) до 45% (2 г). Добавление P увеличило мезопористый и общий объемы пор, в то время как объемы микропор остались неизменными. Мезопористые углероды имели значения ABET в диапазоне от 212 до 536 м2/г. Мы использовали другие альдегиды вместо F, чтобы иметь более экологичный подход к синтезу: 97 мас. % фурфурола (Fur), 40 мас. % глиоксаля (G) или 50 мас. % растворов глутаральдегида (GA). Механическое смешивание применялось, как описано выше. При использовании TT с GA, Fur или G были получены более высокие значения ABET, чем те, которые были определены при использовании F, но выходы углерода также были ниже, чем те, которые были получены с F. Хороший компромисс был получен с Fur, что привело к ABET 836 м2/г и выходу углерода 20,6% по сравнению с 362 м2/г и 40,1% соответственно при использовании F. Мы смешивали TT с MT в различных весовых соотношениях, а также с P и водой (W). Общее количество танина (T) поддерживалось на уровне 2 г, тогда как P и W были установлены на уровне 0,75 и 1,75 г соответственно. Механическое смешивание применялось, как описано выше. При смешивании TT с MT выход углерода линейно уменьшался с 50,3 до 22,2%, что указывает на отсутствие взаимодействия между TT и MT. Добавление TT также вызывало беспорядок, но объем мезопор постепенно увеличивался до максимума, полученного для равных количеств TT и MT, по 1 г каждого. Этот подход является самым экологичным из трех представленных здесь, поскольку он позволяет проводить мезоструктурирование конечного углеродного материала без использования альдегидов.