Изучение строения и свойств углеродных гелей из лигнина и таннинов пихты

Abstract

Впервые получены углеродные таннин-лигнин-формальдегидные (ТЛФ) гели карбонизацией органических ксерогелей, синтезированных золь-гель конденсацией формальдегида с полифенольными веществами, выделенными из древесины и коры пихты – этаноллигнина и конденсированных таннинов. Изучено влияние массового соотношения компонентов таннин/лигнин (Т/Л) в интервале 1:0 – 1:2 на удельную поверхность, пористый объем, кажущуюся плотность и микроструктуру углеродных таннин-лигнин-формальдегидных гелей. Установлено, что плотность ТЛФ углеродных гелей возрастает от 0,52 до 0,60 г/см3 с ростом в исходном геле отношения Т/Л от 1:0 до 1:0,2 и 1:0,5 и затем снижается до значений 0,20 и 0,13 г/см3с увеличением содержания лигнина до отношений Т/Л, равных 1:1 и 1:2 соответственно. Изучение пористой структуры углеродных гелей методом БЭТ показало, что наиболее высокой удельной поверхностью отличается углеродный ТЛФ-гель, полученный при отношении Т/Л, равном 1:2 (538 м2/г). Методом сканирующей электронной микроскопии изучено строение ТФ и ТЛФ углеродных гелей. Установлено, что размер глобулярных частиц оказывает определяющее влияние на структуру гелей. Размер частиц-глобул возрастает с повышением содержания лигнина в составе таннин-лигнин-формальдегидного геля, что приводит к формированию менее упорядоченной структуры углеродного геля. Пористую структуру углеродных ТЛФ-гелей, полученных из полифенольных веществ пихты, можно регулировать путем вариации соотношения таннины:лигнин. Полученные углеродные гели могут найти применение в качестве сорбентов и подложек катализаторов

Carbon tannin-lignin-formaldehyde (TLF) gels were obtained for the first time by carbonization of organic xerogels synthesized by sol-gel condensation of formaldehyde with polyphenolic substances isolated from abies wood and bark – ethanol lignin and condensed tannins. The effect of the mass ratio of the tannins/lignin (T/L) components in the range 1:0 – 1:2 on the specific surface areas, porous volume, apparent density, and microstructure of carbon tannin-lignin-formaldehyde gels has been studied. It was found that the density of the carbon gels increases from 0.52 to 0.60 g/cm3 with a rises in the T/L ratio from 1:0 to 1:0.2 and 1:0.5 in the initial gel and then decreases to 0.20 and 0.13 g/cm3 with an increase in the lignin content to T/L ratios of 1:1 and 1:2, respectively. The study of the porous structure of carbon gels by the BET method showed that the carbon TLF gel obtained at a T/L ratio 1:2 is characterized by the highest specific surface area (538 m2/g). Using scanning electron microscopy, the structures of TF and TLF carbon gels have been studied. It has been established that the size of globular particles has a decisive influence on the structure of gels. The size of the globule particles increases with increasing of lignin content in the composition of the tannin-lignin-formaldehyde gel that leads to the formation of a less ordered structure of the carbon gel. The porous structure of TLF carbon gels obtained from abies polyphenolic substances can be regulated by varying the ratio of tannins:lignin. The obtained carbon gels can be used as sorbents and catalyst supports