1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 11, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 11, стр. 1170-1176

Получение и свойства нанопористого углерода из сферического нанокомпозита NbC/C

Е. Г. Ильин 1, *, А. С. Паршаков 1, С. Ю. Котцов 1, М. И. Разумов 1, Д. Ю. Грызлов 2

1 Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук
119991 Москва, Ленинский пр., 31, Россия

2 Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук
119991 Москва, Ленинский пр., 31, стр. 4, Россия

* E-mail: eg_ilin@mail.ru

Поступила в редакцию 06.04.2022
После доработки 07.10.2022
Принята к публикации 07.10.2022

Аннотация

Получен нанопористый углерод (carbide derived carbon – CDC) путем высокотемпературного хлорирования сферического нанокомпозита NbC/C, синтезированного по новой технологии [19]. Полученный CDC изучен методами РФА, Раман-спектроскопии, СЭМ с применением энергодисперсионного анализа, ПЭМ. Методом адсорбции/десорбции азота определены средний размер пор (3.627 нм), распределение пор по размеру, суммарный объем пор (1.215 см3/г), рассчитана удельная поверхность по методу БЭT (817.282 м2/г). Электрохимическое поведение полученного нанопористого углерода CDC охарактеризовано измерениями полуячейки циклической вольтамперометрии в диапазоне потенциалов от –1.0 до +1.0 В относительно углерода и методом импедансной спектроскопии.

Ключевые слова: нанопористый углерод, РФА, рамановская спектроскопия, СЭМ, ПЭМ, метод адсорбции/десорбции азота, циклическая вольтамперометрия, импедансная спектроскопия

Список литературы

  1. Мищенко С.В., Ткачев А.Г. Углеродные наноматериалы. Производство, свойства, применение. М.: Машиностроение, 2008. 320 с. ISBN 978-5-94275-407-5.

  2. Фенелонов В.Б. Пористый углерод. Новосибирск: Ин-т катализа, 1995. 518 с.

  3. Фомкин А.А., Прибылов А.А., Ткачев А.Г., Меметов Н.Р., Мележик А.В., Кучерова А.Е., Шубин И.Н., Пулин А.Л., Школин А.В., Меньщиков И.Е., Жедулов С.А., Мурдмаа К.О., Артамонова С.Д. Влияние структурно-энергетических характеристик микропористой структуры углеродных адсорбентов на адсорбцию водорода // Коллоидный журн. 2019. Т. 81. № 5. С. 660–666. https://doi.org/10.1134/S0023291219050057

  4. Цивадзе А.Ю., Аксютин О.Е., Ишков А.Г., Меньщиков И.Е., Фомкин А.А., Школин А.В., Хозина Е.В., Грачев В.А. Адсорбционные системы аккумулирования метана на основе углеродистых пористых структур // Успехи химии. 2018. Т. 87. № 10. С. 950–983. https://doi.org/10.1070/RCR4807

  5. Пономарев А.Н. Нанопористое углеродное микроволокно для создания радиопоглощающих материалов : Патент РФ № 2570794.

  6. Bandosz T.J. Nanoporous Carbons: Looking Beyond their Perception as Adsorbents, Catalyst Supports and Supercapacitors // Chem. Rec. 2016. V. 16. № 1. P. 205–218. https://doi.org/10.1002/tcr.201500231

  7. Tolosa A., Kruner B., Fleischman S., Jackel N., Zeiger M., Aslan M., Grobelsek I., Presser V. Niobium Carbide Nanofibers as a Versatile Precursor for High Power Supercapacitor and High Energy Battery Electrodes // J. Mater. Chem. A. 2016. V. 4. P. 16003–16016. https://doi.org/10.1039/c6ta06224e

  8. Tang J., Liu J., Torad N.L., Kimura T., Yamauchi Y. Tailored Design of Functional Nanoporous Carbon Materials Toward Fuel Cell Applications // Nano Today. 2014. V. 9. № 3. P. 305–323. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2014.05.003

  9. Yousheng Tao, Morinobu Endo, Michio Inagaki, Katsumi Kaneko. Recent Progress in the Synthesis and Applications of Nanoporous Carbon Films // Mater. Chem. 2011. V. 21. № 2. P. 313–323. https://doi.org/10.1039/c0jm01830a

  10. Popova A.A., Aliev R.E., Shubin I.N. Features of Nanoporous Carbon Material Synthesis // Adv. Mater. Technol. 2020. V. 3. № 19. P. 28–32. https://doi.org/10.17277/amt.2020.03.pp.028-032

  11. Давыдова А.А., Ракша Е.В., Глазунова В.А., Осколкова О.Н., Гнатовская В.В., Сухов П.В., Бурховецкий В.В., Волкова Г.К., Берестнева Ю.В., Савоськин М.В. Синтез и свойства соединений соинтеркалирования нитрата графена со сложными эфирами карбоновых кислот // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 3. С. 336–343. https://doi.org/10.31857/S0044457X21030065

  12. Воронова М.И., Суров О.В., Рублева Н.В., Захаров А.Г. Золь–гель-синтез пористых углеродных материалов с использованием нанокристаллической целлюлосы в качестве темплата // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 3. С. 416–422. https://doi.org/10.31857/S0044457X22030163

  13. Симонов-Емельянов И.Д., Шембель Н.Л., Никишина Е.Е., Лебедева Е.Н., Никитина А.В., Дробот Д.В., Симоненко Е.П., Симоненко Н.П., Севастьянов В.Г., Кузнецов Н.Т. Получение высокопористой керамики NbxTa1–xC из полимерных композиционных материалов на основе фенолформальдегидного связующего и маловодного гидроксида ниобия-тантала // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 10. С. 1148–1154. https://doi.org/10.7868/S0002337X15100140

  14. Gupta A., Mittal M., Singh M.K., Suib S.L., Pandey O.P. Low Temperature Synthesis of NbC/C Nano-composites as Visible Light Photoactive Catalyst // Sci. Rep. 2018. V. 8. 13597. https://doi.org/10.1038/s41598-018-31989-z

  15. Gupta A., Pandey O.P. NbC/C Heterojunction for Efficient Photodegradation of Methylene Blue under Visible Irradiation // Solar Energy. 2019. V. 183. № 1. P. 398–409. https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.03.040

  16. Atchison J., Zeiger M., Tolosa A., Funke L.M., Jaeckel N., Presser V. Electrospinning of Ultrafine Metal Oxide/Carbon and Metal Carbide/Carbon Nanocomposite Fibers // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 35683–35692. https://doi.org/10.1039/c5ra05409e

  17. Zhang H.M., Liu J., Tian Z.F., Ye Y.X., Cai Y.Y., Liang C.H., Terabe K.A. General Strategy toward Transition Metal Carbide/Carbon Core/Shell Nanospheres and Their Application for Supercapacitor Electrode // Carbon. V.100. P. 590–599. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2016.01.047

  18. Won H.I., Hayk N., Won C.W., Lee H.H. Simple Synthesis of Nano-Sized Refractory Metal Carbides by Combustion Process // J. Mater. Sci. 2011. V. 46. P. 6000–6006. https://doi.org/10.1007/s10853-011-5562-0

  19. Ильин Е.Г., Паршаков А.С., Исхакова Л.Д., Грызлов Д.Ю., Милович Ф.О. Новый метод синтеза нанокомпозита NbC/C // Неорган. материалы. 2022. Т. 58. № 2. С. 200–208. https://doi.org/10.31857/S0002337X22020063

  20. Ильин Е.Г., Паршаков А.С. Способ получения нанокомпозитов карбидов ниобия и тантала в углеродной матрице – NbC/C И TaC/C : Патент РФ № 2756759.

  21. Il’in E.G., Parshakov A.S., Iskhakova L.D. The Studies of NbCl5 with Acetylene Reaction Products as a New Precursor for Simple and Economical Synthesis of Ceramic NbC/C Nanocomposite // Advances in Synthesis and Complexing. The Fifth International Conference. Book of abstracts. Moscow. 2019. V. 2. P. 25. ISBN 978-5-209-09395-4

  22. Ильин Е.Г., Паршаков А.С., Исхакова Л.Д. Новые прекурсоры композита – наноразмерный карбид ниобия – углерод (NbC/C) // Сб. тез. ХХI Менделеевского съезда. Санкт-Петербург. 2019. Т. 2а. С. 82. ISBN- 978-5-604-3248-4-4

  23. Knight D.S., White W.B. Characterization of Diamond Films by Raman Spectroscopy // J. Mater. Res. 1989. V. 4. № 2. P. 385–393. https://doi.org/10.1557/JMR.1989.0385

  24. Nemanich R.J., Solin S.A. First- and Second-Order Raman Scattering from Finite-Size Crystals of Graphite // Phys. Rev. B. 1979. V. 20. № 2. P. 392–401. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.20.392

  25. Spengler W., Kaiser R. First and Second Order Raman Scattering in Transition Metal Compounds // Solid State Commun. 1976. V. 18. № 7. P. 881–884. https://doi.org/10.1016/0038-1098(76)90228-3

  26. Thommes M., Kaneko K., Neimark A.V., Olivier J.P., Rodriguez-Reinoso F., Rouquerol J., Sing K.S.W. Physisorption of Gases, with Special Reference to the Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution (IUPAC Technical Report) // Pure Appl. Chem. 2015. V. 87. № 9–10. P. 1051–1069. https://doi.org/10.1515/pac-2014-1117

  27. Kenneth S.W. Sing, Ruth T. Williams. Physisorption Hysteresis Loops and the Characterization of Nanoporous Materials // Adsorpt. Sci. Technol. 2004. V. 22. № 10. P. 773–782. https://doi.org/10.1260/0263617053499032

  28. Kotz R., Carlen M. Principles and Applications of Electrochemical Capacitors // Electrochim. Acta. 2000. V. 45. P. 2483–2498. https://doi.org/10.1016/S0013-4686(00)00354-6

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал