Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,653

Предложен простой метод выявления структурных из­менений в процессе приготовления пористого углеродного материала и определения оптимальных условий его полу­чения из модифицированного лигнино-целлюлозного сы­рья. Суть данного подхода заключается в последовательном исследовании химически модифицированных образцов на различных этапах приготовления с анализом его раствори­мой и нерастворимой в воде фракции. Это позволяет прово­дить направленный синтез пористых материалов, а также получать новые материалы на основе водных экстрактов.

 


Объектами исследования служили модифицированные 10 и 50 мас.% КОН или H3PO4 опилки древесины и микро­кристаллическая целлюлоза. Показано, что процессы (де) гидратации существенным образом влияют на эволюцию пористой структуры модифицированных образцов при кар­бонизации. Представлены возможные маршруты формиро­вания пористых систем в зависимости от модификатора, температуры и водной обработки.

На рисунке приведены зависимости удельной поверх­ности твердых продуктов от температуры карбонизации модифицированной  микрокристаллической целлюлозы (МКЦ).

Подобная зависимость наблюдается и при исследовании модифицированных опилок древесины березы. Как видно, формирование пористой структуры твердого продукта наи­более заметно протекает в высокотемпературной области при карбонизации образца с добавкой 50мас.% H3PO4. При температуре 800°С удельная поверхность твердого продук­та составляет 730 м2/г (рисунок а). Водная обработка образ­цов раскрывает динамику образования пор в твердом про­дукте (рисунок б). Развитие пористой структуры отмытых образцов с добавкой щелочи происходит в высокотемпера­турной области, а с добавкой кислоты - в низкотемпера­турной. Отмечается, что добавка фосфорной кислоты в об­разец приводит к «набуханию» лигнино-целлюлозного сы­рья с образованием фосфатных и полифосфатных эфиров, а добавка щелочи - к образованию в нем калиевых солей карбоновых кислот. Высокие значения удельной поверх­ности нерастворимой фракции твердого продукта в пер­вую очередь обусловлены удалением органо-минеральной водорастворимой части из образца, а также спецификой модификатора.

Определение выхода целевого продукта, ИК-спектроскопческие и рентгенофлуориесцентный анализы образцов в зависимости от температуры и их водной обработки позволило найти взаимосвязь в системе состав-структура-свойство.

Таким образом, представленная методология позволяет проследить эволюцию модифицированного растительного сырья в процессе карбонизации и определить оптимальные условия приготовления высокопористого углеродсодер-жащего материала. К тому же, проводимые в настоящее время исследования водных экстрактов модифицирован­ных твердых продуктов указывают на широкие возмож­ности их использования для получения новых полимерных наноматериалов.