СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ПОРИСТЫХ УГЛЕРОД-УГЛЕРОДНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ С АЗОТСОДЕРЖАЩИМИ УГЛЕРОДНЫМИ НАНОВОЛОКНАМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Показана возможность синтеза углерод-углеродных нанокомпозитов со встроенными в углеродную матрицу нановолокнами путем двухступенчатого дегидрохлорирования (под действием щелочи с последующей карбонизацией) карбоцепного хлорполимера. В качестве исходного хлорполимера использовался хлорированный поливинилхлорид, в качестве наноразмерного компонента – азотсодержащие углеродные нановолокна (N-УНВ). Структура полученных нанокомпозитов исследована методами электронной микроскопии, текстурные параметры – методом низкотемпературной адсорбции-десорбции азота. Введение N-УНВ в углеродную матрицу и активация полученного углерод-углеродного нанокомпозита в среде CO2 способствовали формированию микро-, мезопористого материала с площадью удельной поверхности ~1100 м2/г. Показано, что полученные нанокомпозиты характеризуются высокой энергетической емкостью и КПД по энергии при испытаниях в качестве электродов электрохимических суперконденсаторов.

Об авторах

Ю. Г. Кряжев

Центр новых химических технологий ФГБУН “ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН”
(Омский филиал) (Центр новых химических технологий ИК СО РАН)

Email: carbonfibre@yandex.ru
Россия, 644040, Омск

О. Ю. Подъячева

ФГБУН “ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН” (Институт катализа СО РАН)

Email: pod@catalysis.ru
Россия, 630090, Новосибирск

М.  В. Тренихин

Центр новых химических технологий ФГБУН “ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН”
(Омский филиал) (Центр новых химических технологий ИК СО РАН)

Email: tremv@yandex.ru
Россия, 644040, Омск

Т. И. Гуляева

Центр новых химических технологий ФГБУН “ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН”
(Омский филиал) (Центр новых химических технологий ИК СО РАН)

Email: tangul-8790@ihcp.ru
Россия, 644040, Омск

И. В. Аникеева

Центр новых химических технологий ФГБУН “ФИЦ Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН”
(Омский филиал) (Центр новых химических технологий ИК СО РАН)

Email: irina_anikeeva@inbox.ru
Россия, 644040, Омск

Ю. М. Вольфкович

ФГБУН Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН)

Email: yuvolf40@mail.ru
Россия, 119071, Москва

А. Ю. Рычагов

ФГБУН Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН)

Автор, ответственный за переписку.
Email: rychagov69@mail.ru
Россия, 119071, Москва

Список литературы

  1. Sanjines R., Abad M.D., Vâju Cr., Smajda R., Mionic M., Magrez A. // Surf. and Coat. Techn. 2011. V. 206. I. 4. P. 727. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.01.025
  2. Zhong R., Sels B. // Appl. Cat. B: Env. 2018. V. 236. P. 518.https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2018.05.012
  3. Zou W., Gao B., Ok Yo., Dong L. // Chemosphere. 2019. V. 218. P. 845.https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2018.11.175
  4. Peng Y., Chen Sh. // Green Ener.&Envir.2018. V. 3. I. 4. P. 335.https://doi.org/10.1016/j.gee.2018.07.006
  5. Koyama S., Haniu H., Osaka K., Koyama H., Kuroiwa N., Endo M., Kim Y. A., Hayashi T. // Small. 2006. V. 2. I. 12. P. 1406.https://doi.org/10.1002/smll.200500416
  6. Patel D., Kim H.-B., Dutta S. D., Ganguly K., Lim K.-T. // Materials. 2020. V. 13. I. 7. P. 1679.https://doi.org/10.3390/ma13071679
  7. Vijaya Bhaskar Reddy A., Madhavi V., Ahmad, A., Madhavi G. // Green Energy and Technology. 2021. Springer. Singapore. P. 246. https://doi.org/10.1007/978-981-15-6699-8_1
  8. Noamani S., Niroomand S., Rastgar M., Sadrzadeh M. // Npj Clean Water. 2019. V. 2. № 20.https://doi.org/10.1038/s41545-019-0044-z
  9. Jiang X., Wu Y., MaoX., Cui X., Zhu L. // Sensors and Actuators. B: Chemical. V. 153. I. 1. P. 158. https://doi.org/10.1016/j.snb.2010.10.023
  10. Su D.S., Schlogl R. // Chem. Eur. Spec. Iss.: MPI EnerChem. V. 3. I. 2. P. 136. https://doi.org/10.1002/cssc.200900182
  11. Dresselhaus M., Terrones M. // Proc. IEEE. 2013. V. 101. P. 1522.https://doi.org/10.1109/JPROC.2013.2261271
  12. Li Q., Chen L., Li X., Zhang J., Zhang X., Zheng K., Fang F., Zhou H., Tian X. // Compos. A Appl. Sci. Manuf. 2016. V. 82. P. 214. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.11.014
  13. An H., Feng B., Su S. // Carbon. 2009. V. 47. I. 10. P. 2396. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.04.029
  14. Li X., Li X., Zhou J., Dong Y., Xie Zh, Caia W., Zhang Ch. // RSC Adv. 2017. I. 69. P. 43965. https://doi.org/10.1039/C7RA08602D
  15. Zhang Y., Sun J., Tan J., Ma Ch.-H., Luo Sh., Li W., Liu Sh. // Fuel. 2021. V. 305. P. 121622. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.121622
  16. Zhang B., Chen R., Yang Z., Chen Y., Zhou L., Yuan Y. // Intern. J. Hydr. Ener. 2019. V. 44. I. 59. P. 31094. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.10.045
  17. Krasnikova I., Mishakov I., Vedyagin A., Krivoshapkin P., Korneev D. // Comp. Comm. 2018. V. 7. P. 65–68. https://doi.org/10.1016/j.coco.2018.01.002
  18. Yang Y.-S., Wang C.-Y., Chen M.-M., Shi Zh.-Q., Zheng J.-M. // J. Solid St. Chem. 2010. V. 183. I. 9. P. 2116. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2010.07.011
  19. Khan M., Tiehu L., Hussain A., Raza A. // Diam. And Rel. Mater. 2022. V. 126. P. 109077. https://doi.org/10.1016/j.diamond.2022.109077
  20. Аникеева И.В., Кряжев Ю.Г., Солодовниченко В.С., Дроздов В.А. // ХТТ. 2012. № 4. С. 70. [Solid Fuel Chemistry. 2012. V. 46. № 4. P. 271. doi: 10.3103/S0361521912040039]
  21. Кряжев Ю.Г., Вольфкович Ю.М., Мельников В.П., Рычагов А.Ю., Тренихин М.В., Солодовниченко В.С., Запевалова Е.С., Лихолобов В.А. // Физ. хим. поверхности и защиты материалов. 2017. Т. 53. № 3. С. 266. [Prot. of Met. and Phys. Chem. of Surf. 2017. V. 53. № 2. С. 268. doi: 10.1134/s2070205117020150] href='https://doi.org/10.7868/s0044185617030111' target='_blank'>https://doi.org/10.7868/s0044185617030111
  22. Кряжев Ю.Г., Солодовниченко В.С. // ХТТ. 2012. № 5. С. 54. [Solid Fuel Chemistry. 2012. V. 46. № 5. P. 330. doi: 10.3103/S0361521912050060]
  23. Podyacheva O.Yu., Ismagilov Z.R. // Catal. Today. 2015. V. 249. P. 12. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2014.10.033
  24. Shalagina A.E., Ismagilov Z.R., Podyacheva O.Yu., Kvon R.I., Ushakov V.A. // Carbon. 2007. V. 45. P. 1808–1820. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2007.04.032
  25. Podyacheva O.Y., Cherepanova S.V., Romanenko A.I., Kibis L.S., Svintsitskiy D.A., Boronin A.I., Stonkus O.A., Suboch A.N., Puzynin A.V., Ismagilov Z.R. // Carbon. 2017. V. 122. P. 475. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2017.06.094
  26. Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. // Pure Appl. Chem. IUPAC Technical Report.2015. V. 89. I. 9–10. P. 1051. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117
  27. Inagaki M., Konno H., Tanaike O. // J. of Pow. Sour. 2010. V. 195. I. 24. P. 7880. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2010.06.036
  28. Conway B. // Electrochemical Supercapacitors: Scientific Fundamentals and Technological Applications. Springer Science & Business Media. 1999. 685 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-3058-6
  29. Bagotsky V.S., Skundin A.M., Volfkovich Yu.M. // Electrochemical Power Sources. Batteries, Fuel Cells, Supercapacitors.JhonWiely& Sons Inc. Publisher. N.J. USA. 2015. 372 p.
  30. Volfkovich Yu.M., Bograchev D.A., Rychagov A.Yu., Sosenkin V.E., Chaika M.Yu. // J. Solid State Electrochem. 2015. V. 19. P. 19: 2771–2779. https://doi.org/10.1007/s10008-015-2804-0
  31. Volfkovich Yu.M., Bograchev D.A., Mikhalin A.A., Ba-gotsky V.S. // Solid State Electrochem.2014. V. 18. P. 1351. https://doi.org/10.1007/s10008-013-2271-4
  32. Подъячева О.Ю., Субоч А.Н., Яшник С.А., Сальников А.В., Черепанова С.В., Кибис Л.С., Сименюк Г.Ю., Романенко А.И., Исмагилов З.Р. // Журн. структурной химии. 2021. Т. 62. № 5. С. 827. https://doi.org/10.26902/JSC_id72907
  33. Langendahl P.-A., Roby H., Potter S., Cook M. // EnergyRes. Soc. Sci. 2019. V. 58. P. 101277. https://doi.org/10.1016/j.erss.2019.101277
  34. Chapaloglou S., Nesiadis A., Iliadis P., Atsoniosa K., Nikolopoulosa N., Grammelisa P., Yiakopoulosb Ch., Antoniadisb I., Kakaras E. // Appl. Energy. 2019. V. 238. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.01.102
  35. Вольфкович Ю.М. // Электрохимия. 2021. Т. 57. № 4. С. 197–238. https://doi.org/10.31857/S0424857021040101
  36. Volfkovich Yu.M., Filippov A.N., Bagotsky V.S. // Springer Publisher. London. 2014. https://doi.org/10.1007/978-1-4471-6377-0
  37. Volfkovich Yu.M., Sakars A.V., Volinsky A.A. // Int. J. Nanotechnology. 2005. V. 2. P. 292. https://doi.org/10.1504/IJNT.2005.008066

Дополнительные файлы


© Ю.Г. Кряжев, О.Ю. Подъячева, М.В. Тренихин, Т.И. Гуляева, И.В. Аникеева, Ю.М. Вольфкович, А.Ю. Рычагов, 2023