Лужна активація з тепловим ударом — новий спосіб отримання нанопоруватих вуглецевих адсорбентів

Abstract

Запропоновано новий метод отримання нанопоруватих адсорбентів з імпрегнованого лугами МОН (М = Li, Na, К) бурого вугілля, який сполучає тепловий удар (800 °С) і наступну ізотермічну витримку. Варіювання часу витримки (0—60 хв) та масового співвідношення МОН/ вугілля (0,2—1,0 г/г) дає можливість цілеспрямовано змінювати характеристики поруватої структури. Пороутворююча активність лугів зростає в ряду LiOH < NaOH < KOH. Метод теплового удару в поєднанні з витримкою (5 хв) забезпечує основний (~2/3) розвиток нанопоруватості і задає співвідношення пор різних розмірів. Найкращий адсорбент характеризується питомою поверхнею 1700 м²/г, сумарним об’ємом пор 1,00 см³/г, об’ємом мікропор 0,71 см³/г та субнанопор 0,42 см³/г. Роботу орієнтовано на створення поруватих вуглецевих матеріалів для іоністорів.Предложен новый метод получения нанопористых адсорбентов из импрегнированного щелочами МОН (М = Li, Na, К) бурого угля, сочетающий тепловой удар (800 °С) и последующую изотермическую выдержку. Варьирование времени выдержки (0—60 мин) и массового соотношения МОН/уголь (0,2—1,0 г/г) позволяет целенаправленно изменять характеристики пористой структуры. Порообразующая активность щелочей возрастает в ряду LiOH < NaOH < KOH. Метод теплового удара в сочетании с выдержкой (5 мин) обеспечивает основное (∼2/3) развитие нанопористой структуры и задает соотношение пор различных размеров. Наилучший адсорбент характеризуется удельной поверхностью 1700 м²/г, суммарным объемом пор 1,00 см³/г, объемом микропор 0,71 см³/г и субнанопор 0,42 см³/г. Работа ориентирована на получение высокопористых углеродных материалов для ионисторов.A new method for the preparation of nanoporous adsorbents from brown coals impregnated by alkalis МОН (М= Li, Na, К) which combines a heat shock (800 °С) and the following isothermal holding is proposed. Varying the hol ding time (0—60 min) and the weight MOH/coal ratio (0.2—1.0 g/g) allows one to purposefully change the characteristics of a porous structure. The pore-forming activity increases in the row LiOH < NaOH < KOH. The heat shock and the holding (5 min) provide the basic (∼2/3) development of nanopores and determine the ratio of different size pores. The best adsorbent is characterized by a specific surface area of 1700 m²/g, total pore volume of 1.00 cm³/g, micropore volume of 0.71 cm³/g, and subnanopore volume of 0.42 cm³/g. This work is focused on the preparation of highly porous carbon materials for supercapacitors.