Structural and sorption properties of nanoporous carbon materials obtained from walnut shells

С.А. Лісовська; Р.В. Ільницький; Р.П. Лісовський; Н.Я. Іванічок; Х.В. Бандура; Б.І. Рачій

doi:10.15330/pcss.24.2.348-353

Автор(и)

С.А. Лісовська Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна; Івано-Франківський національний медичний університет, Івано-Франківськ, Україна
Р.В. Ільницький Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
Р.П. Лісовський Івано-Франківський національний медичний університет, Івано-Франківськ, Україна; Спільна науково-навчальна лабораторія фізики магнітних плівок Інституту металофізики ім. Г.В. курдюмова НАН України
Н.Я. Іванічок Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна; Спільна науково-навчальна лабораторія фізики магнітних плівок Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, Івано-Франківськ, Україна
Х.В. Бандура Івано-Франківський національний медичний університет, Івано-Франківськ, Україна
Б.І. Рачій Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.24.2.348-353

Ключові слова:

нанопористий вуглецевий матеріал, термохімічна активація, питома площа поверхні, розподіл пор за розмірами, питома електропровідність

Анотація

Методом низькотемпературної адсорбції/десорбції азоту досліджена пориста структура нанопористих вуглецевих матеріалів, отриманих лужною активацією відходів легкої промисловості (шкаралупи горіха) з подальшою термічною модифікацією. Встановлено оптимальну залежність між температурою та часом модифікації. Показано, що зростання температури модифікації зменшує час переходу мікропор в мезопори та призводить до зменшення площі питомої поверхні і загального об’єму пор. Так, максимальною питомою площею поверхні 940 м²/г володіє матеріал, отриманий при температурі модифікації 400 ºC та часі витримки 20 хв. Досліджено, що зростання часу температурної модифікації призводить до збільшення питомої електропровідності.

Посилання

P. Karmanova, A. P. Voznyakovsky, L. S. Kochevac, N. G. Rachkovaa, N.I. Bogdanovich, Sorption properties of carbonized biopolymers of plant origin panel, Carbon Resources Conversion, 6(1), 34 (2023); https://doi.org/10.1016/j.crcon.2022.10.004.

M. Zgrzebnicki, A. Kałamaga, R. Wrobel, Sorption and Textural Properties of Activated Carbon Derived from Charred Beech Wood, Molecules, 26(24), 7604 (2021); https://doi.org/10.3390/molecules26247604.

T.Y. Boychuk, I.M. Budzulyak, N.Y. Ivanichok, R.P. Lisovskiy, B.I. Rachiy, Electrochemical properties of hybrid supercapacitors formed from nanosized spinel LiMn1.5Fe0.5O4, Journal of Nano- and Electronic Physics, 7 (1), 01019 (2015).

S. Mandal, J. Hu, S.-Q. Shi, A comprehensive review of hybrid supercapacitor from transition metal and industrial crop based activated carbon for energy storage applications, Materials Today Communications, 34, 105207 (2023); https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2022.105207.

X. Ye, Q. Fana, L. Shang, F. Ye, Adsorptive carbon-based materials for biomedical applications, Engineered Regeneration, 3(4), 352 (2022); https://doi.org/10.1016/j.engreg.2022.08.001.

J. Suresh Babu, Bhavani Naga Prasanna, Satish Babu, Yamarthi Narasimha Rao, and Surafel Mustefa Beyan, Environmental Applications of Sorbents, High-Flux Membranes of Carbon-Based Nanomaterials, Adsorption Science & Technology, 2022, Article ID 8218476, 13 pages https://doi.org/10.1155/2022/8218476.

B. I. Rachiy, B. K. Ostafiychuk, I. M. Budzulyak, N. Y. Ivanichok, Specific energy characteristics of nanoporous carbon activated by orthophosphoric acid, Journal of Nano- and Electronic Physics, 7(4), 04077 (2015).

Yu. Starchuk, N. Ivanichok, I. Budzulyak, S.-V. Sklepova, O. Popovych, P. Kolkovskyi, B. Rachiy, Electrochemical properties of nanoporous carbon material subjected to multiple chemical activation, Fullerenes Nanotubes and Carbon, Nanostructures, 30(9), 936 (2022), https://doi.org/10.1080/1536383X.2022.2043285.

I.F. Myronyuk, V.I. Mandzyuk, V.M. Sachko, R.P. Lisovsky, B.I. Rachiy, Morphological and electrochemical properties of the lactose-derived carbon electrode materials, Journal of Nano- and Electronic Physics, 8 (4), 04006 (2016), https://doi.org/10.21272/jnep.8(4(1)).04006.

M. A. HouriehI, M. N. Alaya, M. Youssef and F. El-SejariahI, Analysis of Nitrogen Sorption Data of Chemically Activated Carbon by the Application of Adsorption Models Based on Surface Coverage and Volume Filling of Micropores, Adsorption Science & Technology, 17(8), 675 (1999); https://journals.sagepub.com/doi/pdf/10.1177/026361749901700806.

B. K. Ostafiychuk N. Ya. Ivanichok, S.-V. S. Sklepova, O. M. Ivanichok V. O. Kotsyubynsky, P. I. Kolkovskyy, I. M. Budzulyak, R. P. Lisovskiy, Influence of plant biomass activation conditions on the structure and electrochemical properties of nanoporous carbon material, Materials Today: Proceedings, 62, 5712 (2022); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.01.486.

V. I. Mandzyuk, N. I. Nagirna, R. P. Lisovskyy, Morphology and Electrochemical Properties of Thermal Modified Nanoporous Carbon as Electrode of Lithium Power Sources, Journal of Nano- and Electronic Physics, 6(1), 01017 (2014).

M. Thommes, K. Kaneko, A.V. Neimark, J.P. Olivier, R. Francisco, J. Rouquerol, K.S.W. Sing, Physisorption of gases, with special reference to the evaluation of surface area and pore size distribution (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry 87(9-10), 1051 (2015); https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117.

S. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller, Adsorption of Gases in Multimolecular Layers, Journal of the American Chemical Society, 60(2), 309 (1938); https://doi.org/10.1021/ja01269a023.

E.P. Barret, L.C. Joyner, P.P. Halenda, The Determination of Pore Volume and Area Distributions in Porous Substances. I. Computations from Nitrogen Isotherms, Journal of the American Chemical Society, 73(1), 373 (1951); http://dx.doi.org/10.1021/ja01145a126.

P. I. Ravikovitch A. V. Neimark, Density functional theory model of adsorption on amorphous and microporous silica materials, Langmuir, 22, 11171 (2006); https://doi.org/10.1021/la0616146.