Свойства пористых углеродных материалов, полученных термохимической активацией гидроуглей из древесины осины с использованием KOH, Fe(NO3)3 и K3[Fe(CN)6] : научное издание
Библиографическое описание:Свойства пористых углеродных материалов, полученных термохимической активацией гидроуглей из древесины осины с использованием KOH, Fe(NO3)3 и K3[Fe(CN)6] : научное издание / Б. Н. Кузнецов [и др.]. - Текст : непосредственный // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Химия. - 2025. - Т. 18, № 4. - С. 517-532. - Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-13-2007 (https://rscf.ru/project/25-13-20007/), гранта Красноярского краевого фонда науки. - ISSN 1998-2836. - ISSN 2313-6049.
Аннотация:В работе изучены состав и строение гидроуглей, полученных гидротермальной карбонизацией (ГТК) древесины осины, а также пористых углеродных материалов, образующихся при их термохимической активации при 800 °С с использованием KOH, Fe(NO3)3, K3[Fe(CN)6]. Методами химического и элементного анализа, ИКС, РФА и СЭМ установлено, что при повышении температуры гидротермальной карбонизации от 180 до 240 °C происходит деструкция древесных гемицеллюлоз и целлюлозы. Полученные при температурах 230 и 240 °C гидроугли состоят из так называемого псевдолигнина. На поверхности гидроуглей образуются углеродсодержащие микросферы размером 1-8 мкм, количество которых увеличивается с повышением температуры ГТК. Термическая устойчивость гидроуглей возрастает с повышением температуры их получения. Термохимическая активация гидроуглей при 800 °C с использованием KOH, Fe(NO3)3, K3[Fe(CN)6] приводит к значительному развитию пористой структуры углеродного продукта. При активации образца гидроугля, полученного при 230 °C величина удельной поверхности углеродных образцов возрастает в следующем ряду активаторов: Fe(NO3)3 (до 310 м<sup>2</sup>/г) < K3[Fe(CN)6] (до 586 м<sup>2</sup>/г) < KOH (до 1381 м<sup>2</sup>/г). На поверхности углеродного образца, полученного активацией Fe(NO3)3, равномерно распределены соединения металлического железа и карбидов железа Fe3C, а на поверхности образца, полученного активацией K3[Fe(CN)6], присутствуют оксиды железа и карбиды железа Fe3C и Fe C. Образовавшиеся на поверхности гидроуглей микросферы из псевдолигнина сохраняются и на поверхности активированных образцов в виде углеродных микросфер величиной 1-8 мкм. Железосодержащие образцы обладают магнитным гистерезисом, и величина намагниченности насыщения позволяет выделять их из жидкой среды с помощью магнита
This paper examines the composition and structure of hydrochars obtained by hydrothermal carbonization (HTC) of aspen wood, as well as porous carbon materials formed during their thermochemical activation at 800 °C using KOH, Fe(NO3)3, and K3[Fe(CN)6]. It was established by chemical and elemental analysis, IR spectroscopy, X-ray diffraction, and scanning electron microscopy methods that increasing the hydrothermal carbonization temperature from 180 °C to 240 °C leads to the destruction of wood hemicelluloses and cellulose. Hydrochars obtained at temperatures 230 °C and 240 °C consist of socalled “pseudolignin.” Carbon-containing microspheres are formed on the surface of the hydrochars, the number of which increases with HTC temperature. As the hydrochar production temperature increases, their thermal stability is becoming higher. Thermochemical activation of hydrochars at 800 °C using KOH, Fe(NO3)3, and K3[Fe(CN)6] significantly develops the porous structure of the carbon product. The specific surface area of the carbon samples increases in the following order of activators: Fe(NO3)3 (up to 310 m<sup>2</sup>/g) < K3[Fe(CN)6] (up to 586 m<sup>2</sup>/g) < KOH (up to 1381 m<sup>2</sup>/g). Metallic iron compounds and iron carbides Fe3C are uniformly distributed on the surface of the sample activated with Fe(NO3)3, while iron oxides and iron carbides Fe3C and FeC are present on the surface of the sample activated with K3[Fe(CN)6]. Pseudolignin microspheres forming on the surface of the hydrochars remain on the surface of the activated carbon materials as carbon microspheres. With sizes 1-8 µm ron-containing samples have magnetic hysteresis and the saturation magnetization value allows them to be isolated from a liquid medium using a magnet
