Строение углеродных гелей, полученных карбонизацией органических ксерогелей на основе таннинов коры лиственницы и целлюлозы сосны

Abstract

Впервые предложено получать углеродные гели путем карбонизации органических гелей, синтезированных золь-гель конденсацией формальдегида с таннинами коры лиственницы и целлюлозой сосны. По данным метода БЭТ, введение целлюлозы в состав органического таннин-формальдегидного геля меняет такие характеристики пористой структуры получаемых углеродных гелей, как удельная поверхность, общий объем пор, удельная поверхность микропор, объем микропор, объем мезопор, средний диаметр пор. Развитие пористой структуры углеродных гелей, полученных с использованием добавок растворенной целлюлозы (10 и 20 мас%), происходит в результате формирования мезопор со средним диаметром 22.83 и 21.54 нм. Введение порошка целлюлозного аэрогеля в исходный органический гель способствует формированию микропор в получаемом углеродном геле. Наиболее развитую микропористую структуру имеет углеродный гель, полученный карбонизацией органического таннин-целлюлозного геля, содержащего 20 мас% целлюлозного аэрогеля (удельная поверхность 754 м2/г, из них 80 % (606 м2/г) приходится на поверхность микропор). Методом сканирующей электронной микроскопии установлено, что морфологию поверхности углеродных гелей, получаемых карбонизацией органических таннин-целлюлозных гелей, можно регулировать путем вариации как концентрации целлюлозы, так и её состояния (раствор целлюлозы или порошок целлюлозного аэрогеля) при синтезе исходного органического геля

For the first time, it was proposed to obtain carbon gels by carbonization of organic gels synthesized by sol-gel condensation of formaldehyde with larch bark tannins and pine cellulose. According to the BET method, the introduction of cellulose into the composition of an organic tannin- formaldehyde gel changes such characteristics of the porous structure of the obtained carbon gels as specific surface area, total pore volume, micropore surface area, micro- and mesopore volume, and average pore diameter. The development of the porous structure of carbon gels obtained with the use of dissolved cellulose additives (10 and 20 wt%) occurs as a result of the formation of mesopores with an average diameter of 22.83 and 21.54 nm. The introduction of cellulose aerogel powder into the original organic gel promotes the formation of micropores in the resulting carbon gel. The most developed microporous structure has a carbon gel obtained by carbonization of an organic tannin-cellulose gel containing 20 wt% cellulose aerogel (specific surface 754 m2/g, of which 80 % (606 m2/g) relates to the surface of micropores). Using scanning electron microscopy, it was found that the surface morphology of carbon gels obtained by carbonization of organic tannin-cellulose gels may be controlled by varying both the concentration of cellulose and its state (cellulose solution or cellulose aerogel powder) during the synthesis of the initial organic gel