способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной способностью

Классы МПК:B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации
B01J20/20 содержащие свободный углерод; содержащие углерод, полученный процессами коксования
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Самонин Вячеслав Викторович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2007-01-09
публикация патента:

Изобретение относится к получению углеродных сорбентов. Способ получения твердого сорбирующего материала включает смешивание фуллеренсодержащего материала, с содержанием фуллеренов более 0,1 мас.%, с органическим растворителем, который выбирают из группы: гексан, хлороформ, бутанол, четыреххлористый углерод, бензол, о-ксилол, водный раствор этилового спирта, компоненты смешивают при соотношении объема органического растворителя к массе фуллеренсодержащего материала, составляющем от 5 до 250 см3 на 1 грамм материала, с последующей выдержкой смеси, испарением растворителя и термообработкой материала. Изобретение позволяет повысить сорбционную емкость фуллереновых материалов. 3 з.п. ф-лы, 12 табл., 4 ил. способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258

способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258

Формула изобретения

1. Способ получения твердого сорбционного материала, включающий смешивание фуллеренсодержащего материала, с содержанием фуллеренов более 0,1 мас.%, с органическим растворителем, и термообработку, отличающийся тем, что органический растворитель выбирают из группы: гексан, хлороформ, бутанол, четыреххлористый углерод, бензол, о-ксилол, водный раствор этилового спирта, компоненты смешивают при соотношении объема органического растворителя к массе фуллеренсодержащего материала, составляющем от 5 до 250 см3 на 1 г материала, с последующей выдержкой смеси, испарением растворителя и термообработкой материала.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при использовании в качестве растворителя водного раствора этилового спирта, обработку проводят при соотношении объема органического растворителя и массы модифицируемого фуллеренсодержащего материала от 8 до 40 см3 на 1 г материала и при массовом соотношении воды и органического растворителя от 5/1 до 25/1.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержку смеси осуществляют в течение суток.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку осуществляют при температуре 170°С в течение 1 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения фуллереновых материалов с высокой сорбционной способностью путем воздействия модификаторов, содержащих органический растворитель и, возможно, воду.

Пористые материалы, обладающие высокой удельной поверхностью, используют в качестве сорбентов для широкого ряда веществ. В качестве таких материалов часто используют углеродные материалы. Фуллереносодержащие углеродные материалы также проявляют сорбционные свойства в отношении ряда сорбируемых веществ [Самонин В.В., Слуцкер Е.М. Адсорбционная способность фуллереновых саж по адсорбатам различной природы из газовой фазы. ЖФХ, 2005, т.79, №1, с.100-105]. В частности, фуллерен и фуллереносодержащие материалы могут найти применение в качестве сорбентов для удаления из очищаемых сред, например, органических веществ, тяжелых металлов и токсичной микрофлоры [Самонин В.В., Никонова В.Ю., Спиридонова Е.А. Влияние модифицирующих фуллереновых добавок на бактерицидные свойства активированных углей // Альтернативная энергетика и экология. 2006. Вып.2; Самонин В.В., Маракулина Е.А. Адсорбционные свойства фуллеренсодержащих материалов. ЖФХ, 2002, т.76, №5, с.888-892].

Одним из наиболее известных способов получения фуллеренов - новой аллотропной формы углерода, является термическое разложение графита, представляющее собой либо нагрев графитовых электродов в электрической дуге, либо лазерное облучение поверхности графита, либо синтез фуллеренов из органических соединений в плазме и т.п. Из фуллереновой сажи (ФС), полученной в результате этого процесса, проводят экстракцию фуллеренов с их последующей сепарацией и очисткой с использованием органических растворителей и сорбентов. Наиболее часто применяются такие растворители, как о-ксилол, бензол, а также некоторые другие [Сидоров Л.Н., Юровская МА., Борщевский А.Я. и др. Фуллерены. М., 2005. - 688 с.]. Экстрагированный из ФС фуллерен в виде компактного фуллерита отличается, однако, высокой плотностью и низкой пористостью, о чем свидетельствует низкое значение удельной поверхности материала и низкие сорбционные свойства. Соответственно также высокой плотностью характеризуется фуллерит в составе фуллереновых саж.

Для увеличения сорбционной емкости фуллереновых материалов используют различные приемы их химической и физико-химической обработки, в частности с использованием некоторых органических соединений.

Известен, например, способ получения фуллеренсодержащей эмульсии для изготовления косметических или лекарственных средств [патент РФ 2284293, опубл. 27.09.2006 г.]. Раствор фуллерена в органическом растворителе смешивают с водой, предпочтительно в объемном соотношении 1:(1-3); находят резонансную частоту ультразвукового излучения, обеспечивающую возникновение состояния резонанса в системе ультразвуковой излучатель - объем упомянутой смеси, и воздействуют на упомянутую смесь ультразвуковым излучением найденной частоты не менее 5 минут при температуре 40-50°С. Затем добавляют холестерин или додецилсульфат натрия в концентрации 2-10 мг/мл. Обработку ультразвуковым излучением повторяют в течение 5-20 с и получают стабильные в течение не менее 3 месяцев эмульсии, не расслаивающиеся при комнатной температуре. В качестве органического растворителя используют ненасыщенные карбоновые кислоты, растительное масло, животный жир, скипидар или их смеси.

Данная обработка, однако, является сложным многостадийным технологическим процессом, требующим использования соответствующего оборудования (ультразвукового излучателя), а ее назначением является получение стабильных эмульсий. В то же время для использования в качестве сорбентов необходимы, прежде всего, твердые материалы.

Задачей изобретения является создание способа получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной способностью простым и эффективным способом, не требующим сложного оборудования.

Для решения данной задачи предложен способ получения твердого фуллеренсодержащего материала с повышенной сорбционной емкостью, включающий его обработку модификатором, содержащим органический растворитель, с последующей сушкой.

В качестве фуллеренсодержащего материала предпочтительно использовать материал с содержанием фуллеренов более 0,1%, например не менее 0,5 мас.%. Если содержание фуллеренов слишком мало, например 0,1 мас.% или менее, то эффект активации не обнаруживается.

Органический растворитель предпочтительно имеет молярную массу не менее 80 г/моль или предпочтительно выбран из группы, включающей гексан, хлороформ, бутанол, четыреххлористый углерод, бензол, о-ксилол.

Соотношение объема органического растворителя и массы модифицируемого фуллеренсодержащего материала ("модуль") предпочтительно находится в диапазоне от 5/1 до 250/1 см 3/г.

Модификатор может дополнительно содержать воду, при этом органический растворитель предпочтительно образует с водой гомогенный раствор. В этом случае органический растворитель может быть выбран из группы, включающей спирты, кетоны, карбоновые кислоты. Соотношение объема органического растворителя и массы модифицируемого фуллеренсодержащего материала может находиться в диапазоне от 8/1 до 40/1 см /г, а массовое соотношение воды и органического растворителя - в диапазоне от 5/1 до 25/1.

Краткое описание графических материалов

На фиг.1 представлен график, иллюстрирующий влияние размера молекул растворителя на величину сорбционной емкости Ф4,2 (модуль 50/0,2 мл/г).

На фиг.2 представлен график, иллюстрирующий влияние молярной массы растворителя на величину сорбционной емкости Ф4,2 (модуль 50/0,2 мл/г).

На фиг.3 показано влияние критического диаметра молекул растворителя на величину сорбционной емкости Сспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 (модуль 20/1 мл/г).

На фиг.4 показано влияние молярной массы растворителя на величину сорбционной емкости С способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 (модуль 5/1 мл/г).

Как показали наши исследования, обработка органическими растворителями как индивидуальных фуллеритов, так и фуллеритов, находящихся в составе ФС, позволяет варьировать величину пористости материала, в частности величину удельной поверхности, в том числе в сторону ее увеличения.

Для модифицирования использовали дисперсные фуллериты в виде смеси фуллеренов (C способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 ) с содержанием фуллеренов 99,99 мас.%, а также фуллереновую сажу с содержанием фуллерена 4,2, 8,5 и 12,5 мас.%, в дальнейшем обозначаемую Ф4,2, Ф8,5 и Ф12,5 соответственно, и обедненную фуллереновую сажу, так называемую фуллереновую чернь с остаточным содержанием фуллерена 0,1 мас.%, обозначаемую как Ф4,2 0,1.

В заявляемом способе обработку органическими растворителями проводили путем прибавления к навеске фуллеренового материала заданного количества растворителя (предпочтительно от 5/1 до 250/1 см3/г). Смесь выдерживали при комнатной температуре в течение суток, затем растворитель испаряли и материал термообрабатывали при 170°С в течение 1 часа.

Определение величины адсорбции образцов по бензолу в статических условиях (As, г/г) проводили эксикаторным методом по стандартной методике [Бойкова Г.И., Пулеревич М.Я. Измерение изотерм сорбции паров органических веществ на различных адсорбентах в динамических условиях: Методические указания. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1983. - 26 с.].

Удельную поверхность материалов (Sуд, м 2/г) определяли методом тепловой десорбции аргона с обработкой результатов по БЭТ [Ворожбитова Л.Н., Ивахнюк Г.К., Самонин В.В. Определение удельной поверхности твердых тел хроматографическим методом: Методические указания. Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1988. - 24 с.].

Определение содержания фуллеренов в образцах проводилось спектрофотометрическим методом, с использованием спектрофотометра СФ-26. Основные положения по применению данного метода приведены в книге Седов В.П. Спектрофотометрический анализ растворов фуллеренов. Гатчина, 2001. - 23 с. Фуллерены переходят в раствор, после чего измеряют его оптическую плотность и производят расчет содержания С60 и С 70 в растворе.

Методика получения фуллереновой черни (обедненной фуллереновой сажи) основана на удалении фуллеренов из фуллереновой сажи путем ее обработки о-ксилолом в аппарате Сокслета [Безмельницын В.Н., Елецкий А.В., Окунь М.В. Фуллерены в растворах. // УФН. - 1998. - Т.168. - 11. - С.1197-1199].

Используемые исходные материалы обладают следующими характеристиками, приведенными в табл.1.

Таблица 1.

Характеристики исходных материалов
Образец Содержание фуллеренов, мас.% As по С6Н6, г/г Sуд, м2
С60 С70
С способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 9010 0,123
Ф4,2 0,1 0,100,88 450
Ф4,2 4,10,13 0,38350
Ф 8,58,20,26 0,52500
Ф12,57,5 4,80,55457

Возможное объяснение повышения адсорбционных свойств заключается в следующем. Фуллерит представляет собой агломераты сферических фуллеренов, а сорбция, в соответствии с последними представлениями, происходит в порозности материала, образованной фуллеренами или в дефектах кристаллической решетки. С способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 представляет собой смесь фуллеренов С 60, С70 и других высших фуллеренов. Таким образом, его кристаллическая структура отличается от структуры чистого фуллерена С60 большей дефектностью, молекулы которого при комнатной температуре кристаллизуются в плотнейшую упаковку типа гранецентрированный куб. Соответственно для Сспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 характерна большая величина адсорбции и удельной поверхности, чем для индивидуального фуллерена. В то же время структура фуллереновой сажи, в состав которой, кроме фуллеренов, входят элементы графитовых структур, аморфный углерод, нанотрубки и т.д., отличается намного большей степенью разупорядоченности, и, таким образом, удельная поверхность, а также адсорбционная емкость для фуллереновой сажи имеют более высокие значения, чем для Сспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 .

Авторами было обнаружено, что в результате обработки фуллереновых материалов некоторыми органическими растворителями наблюдается увеличение их адсорбционных свойств. Можно предположить, что при подобном воздействии органическими растворителями образуется дополнительная дефектность материала, которая ведет к развитию пористости и может увеличить сорбционный объем.

При обработке фуллереновой сажи Ф4,2 органическими растворителями, при различных величинах отношения объема растворителя к массе сажи V/m, см3/г (это отношение, как уже отмечалось ранее, ниже для краткости именуется модулем), установлены следующие изменения сорбционной емкости и удельной поверхности (табл.2 и 3).

Таблица 2.

Сорбционная емкость Ф4,2, обработанной органическими растворителями
Растворитель растворимость, г/л As по С6Н6 (г/г), для модуля (см3/г)
300/1250/120/1 5/13/1
Исходная ФС- 0,38
Гексан 0,0070,380,43 0,720,70 0,50
Хлороформ 0,020,420,66 0,770,90 0,55
Бутанол 0,090,060,07 0,800,93 0,56
Четыреххлористый углерод 0,400,73 0,840,710,73 0,41
Бензол 1,70,08 0,140,940,62 0,39
о-Ксилол 5,100,48 0,530,700,70 0,44
Этанол 0,0010,07 0,080,520,56 0,50

Таблица 3.

Удельная поверхность Ф4,2, обработанной органическими растворителями
Растворитель Растворимость, г/лSуд (м 2/г), для модуля (см3/г)
300/1250/1 20/15/13/1
Исходная ФС- 350
Гексан0,007 320370 450500380
Хлороформ0,02 360400530 600380
Бутанол 0,09290 300400610 360
Четыреххлористый углерод 0,40340 580500400 350
Бензол1,7 250320 450370300
о-Ксилол5,10 360380400 380340
Этанол 0,001260 255360350 330

При использовании большого количества растворителя (модуль 250/1) наблюдается увеличение адсорбционной емкости материалов, обработанных четыреххлористым углеродом, в 2,2 раза, хлороформом - в 1,7 раза, а также незначительно гексаном и о-ксилолом. В случае применения бензола и бутанола, напротив, величина адсорбции уменьшается в 2 и 5 раз соответственно.

При снижении количества растворителей до 20/1 наблюдается возрастание адсорбционной емкости по парам бензола для всех исследуемых материалов, причем при обработке бензолом в 2,5 раза.

При дальнейшем уменьшении модуля до 5/1, в случае использования хлороформа и бутанола, имеет место значительное увеличение сорбционной емкости с 0,77 до 0,90 и с 0,80 до 0,93 соответственно. При обработке же гексаном этого не происходит, а величина адсорбции имеет приблизительно такое же значение, как при использовании модуля 20/1.

Подобное модифицирование также приводит к развитию удельной поверхности материала, причем наиболее сильное увеличение наблюдается при использовании: четыреххлористого углерода в большом количестве (модуль равен 250/1) - удельная поверхность увеличивается с 350 до 580 м2/г, бутанола и хлороформа при модуле 5/1 - удельная поверхность увеличивается в 1,7 раза.

При определении адсорбции фуллереновых материалов с различным содержанием фуллеренов были получены результаты, приведенные в табл.4-10.

Таблица 4.

Сорбционная емкость Ф8,5, обработанной органическими растворителями
РастворительРастворимость, г/л As по С6Н 6 (г/г), для модуля (см3/г)
300/1250/1 20/15/13/1
Исходная ФС -0,52
Гексан0,0070,48 0,550,57 0,550,50
Хлороформ0,020,49 0,660,68 0,700,55
Бутанол0,090,60 0,720,75 0,700,55
Четыреххлористый углерод0,40 0,520,630,61 0,580,45
Бензол1,7 0,550,68 0,730,740,62
о-Ксилол 5,100,460,53 0,580,70 0,44
Этанол 0,0010,480,57 0,590,53 0,51
Таблица 5.

Удельная поверхность Ф8,5, обработанной органическими растворителями
РастворительРастворимость, г/л Sуд (м2/г), для модуля (см3/г)
300/1250/120/1 5/13/1
Исходная ФС- 500
Гексан 0,007470490 500505470
Хлороформ0,02 490550 600620570
Бутанол0,09 510580 650620510
Четыреххлористый углерод 0,40490570 580550470
Бензол1,7 520585 675650585
о-Ксилол5,10 475500 520650480
Этанол0,001 490520 590520490
Таблица 6.

Сорбционная емкость Cспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 , обработанной органическими растворителями
Растворитель Растворимость, г/лAs по С 6Н6 (г/г), для модуля (см 3/г)
300/1 250/120/15/1 3/1
Исходная -0,12
Гексан 0,0070,310,40 0,350,28 0,15
Хлороформ 0,020,460,58 0,630,60 0,52
Бутанол 0,090,050,06 0,050,08 0,06
Четыреххлористый углерод 0,400,38 0,500,52 0,500,40
Бензол 1,70,09 0,150,15 0,130,09
о-Ксилол 5,100,06 0,100,14 0,120,07
Этанол 0,0010,07 0,080,11 0,120,07

Таблица 7.

Удельная поверхность Сспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 , обработанной органическими растворителями
Растворитель Растворимость, г/лS уд2/г), для модуля (см 3/г)
300/1 250/120/15/1 3/1
Исходная -3
Гексан0,007 698 53
Хлороформ 0,028 91512 4
Бутанол0,09 11 111
Четыреххлористый углерод 0,4088 12108
Бензол1,7 233 32
о-Ксилол 5,101 233 2
Этанол0,001 22 331
Таблица 8.

Сорбционная емкость Ф4,2 0,1, обработанной органическими растворителями
РастворительРастворимость, г/л As по С6Н 6 (г/г), для модуля (см3/г)
300/1250/1 20/15/13/1
Исходная- 0,88
Гексан 0,0070,860,90 0,860,88 0,86
Хлороформ 0,020,810,86 0,880,90 0,85
Бутанол 0,090,770,78 0,820,93 0,88
Четыреххлористый углерод 0,400,87 0,890,820,89 0,87
Бензол 1,70,82 0,880,830,86 0,79
о-Ксилол 5,100,85 0,89-0,80 0,82
Этанол 0,0010,750,88 0,800,86 0,85
Таблица 9.

Удельная поверхность Ф4,2 0,1, обработанной органическими растворителями
Растворитель Растворимость, г/лSуд (м 2/г), для модуля (см3/г)
300/1250/1 20/15/13/1
Исходная- 450
Гексан0,007 420460 475450440
Хлороформ0,02 430440480 480460
Бутанол 0,09420 440445470 450
Четыреххлористый углерод 0,40456 450420460 440
Бензол1,7 440455 440450445
о-Ксилол5,10 440460- 445440
Этанол 0,001465 450445450 440

Таблица 10.

Сорбционная емкость АГ-5, обработанного органическими растворителями
Растворитель As по С6Н6 (г/г), для модуля (см3/г)
300/1250/120/1 5/13/1
Исходная0,60
Гексан0,580,60 0,610,62 0,60
Хлороформ 0,590,610,62 0,610,60
Четыреххлористый углерод 0,570,590,60 0,580,57
Бензол0,55 0,590,580,59 0,60

При обработке сажи с большим содержанием фуллеренов (8,5%) происходит увеличение сорбционной емкости и удельной поверхности материала при использовании любого из применяемых растворителей, причем увеличение емкости происходит в 1,1-1,4 раза. Это значительно отличается от случая использования фуллереновой сажи с содержанием 4,2 мас.%, увеличение сорбционной емкости для которой происходит в среднем в 2 раза. Возможно, подобный эффект объясняется более значительным количеством фуллеренов в составе фуллереновой сажи, что препятствует расширению фуллерита в пределах, ограниченных матрицей фуллереновой сажи - носителя фуллеренов.

При исследовании смеси фуллеренов Сспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 наблюдается наиболее значительный разброс в данных при использовании различных растворителей. Так, при обработке материала бутанолом наблюдается уменьшение сорбционной емкости и удельной поверхности более чем 2 раза, а при использовании других растворителей происходит значительное увеличение этого показателя в 1,3-5,3 раза. Причем наибольшие значения наблюдаются при использовании хлорсодержащих растворителей. Для четыреххлористого углерода увеличение составляет 4,3 раза, для хлороформа 5,3 раза. Причем снижение, как и повышение количества используемого растворителя, приводит лишь к снижению адсорбционной емкости и удельной поверхности как сажи Ф8,5, так и экстракта фуллеренов Cспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 .

При обработке же фуллереновой черни Ф 4,2 0,1 с остаточным содержанием фуллеренов 0,1% происходит лишь незначительное, на 3-5%, увеличение адсорбционной емкости и удельной поверхности материала.

В отличие от фуллереновых адсорбентов, подобная обработка углеродных материалов, обладающих турбостратной структурой (на примере активных углей, см. табл.10), не приводит к развитию удельной поверхности и увеличению адсорбционной емкости.

При анализе полученных результатов были приняты во внимание характеристики используемых растворителей, представленные в табл.11.

Таблица 11.

Характеристики органических растворителей, используемых для обработки ФС
Растворительt кип, °Cdкр , А°мол. массаспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 , отнупругость пара, кПа способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 , мПа·сспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258
о-Ксилол 144,46,5106,17 0,8811,3332,1 0,8092,568
Четыреххлористый углерод76,8 6,9153,821,595 16,5260,965 2,238
Хлороформ 61,26,7119,38 1,49847,540 0,596154,724
Бутанол117,7 5,074,120,810 0,819253,379 1517,7
Гексан68,74,9 86,180,66020 24,80,32415

0,29225
1,890
Бензол80,1 5,978,11 0,87913,326,1 0,70152,284
Этанол35,6  46,070,789 5,3219 1,07825

0,9930
25,2

Составление зависимости величины сорбционной емкости фуллереновых саж от значений параметров, представленных в табл.11, показало, что для процессов, проводимых при модуле 20/1 см3 /г, когда имеет место незначительное отличие сорбционных показателей друг от друга, отсутствует зависимость этих показателей от параметров растворителей. Совершенно иная картина видна при анализе результатов, полученных при реализации процессов с модулем 250/1 см 3/г. В этом случае значения сорбционной емкости не имеют объяснимой и прогнозируемой (прямой или обратной) зависимости от большинства основных параметров растворителей из приведенных выше, таких как tкип, способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 , Ps, способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 . Однако при этом видна прямая зависимость величины сорбционной емкости материала от критического диаметра молекул используемого растворителя-модификатора (фиг.1).

Можно сделать предположение, что при внедрении молекул растворителя в структуру фуллеритов (например, с образованием сольватов или иных подобных структур) наблюдается тем большее развитие пористости, чем более значительные размеры имеют данные молекулы. Отклонение от практически идеальной зависимости в рассматриваемом случае наблюдается только для гексана. Однако если принять во внимание, что молекула гексана имеет достаточно протяженную форму (критический диаметр - 4,9 Å, протяженность молекулы - 10,3 Å), то вывод о влиянии стерического фактора (размера молекул) в рассматриваемом случае только подкрепляется, что иллюстрирует фиг.2, где в качестве фактора принята молярная масса используемого растворителя.

Аналогичные зависимости можно привести для образца Сспособ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258 обработанного растворителями с модулем 20/1 (фиг.3 и 4). Отклонение от прямой зависимости, так же как при использовании Ф4,2, наблюдается в случае применения гексана, что подтверждает сделанные ранее выводы. Зависимость, представленная на фиг.4, проходит через максимум, что, возможно, связано с тем, что развитие пористости у фуллеренов за счет образования сольватов с хлороформом и увеличением постоянной кристаллической решетки достигает максимальных значений.

способ получения твердых фуллереновых материалов с высокой сорбционной   способностью, патент № 2332258

Обработка органическими растворителями с целью повышения адсорбционной емкости материала имеет свои технологические недостатки, вследствие чего появляется необходимость утилизации отработанных органических растворителей. Поэтому в альтернативном варианте в качестве модификатора были использованы спиртоводные растворы.

Как видно из данных, представленных в табл.12, в результате обработки фуллереновых саж спиртоводными растворами происходит значительное увеличение сорбционной емкости для Ф 4,2 с 0,38 до 0,91 г/г, для Ф8,5 с 0,52 до 0,81 г/г, а для Ф12,5 с 0,55 до 0,70 г/г, причем снижение содержания спирта не приводит к значительному уменьшению этой величины. Такая особенность также объясняется нами образованием сольватов фуллеренов с этанолом, причем, возможно, эффект повышения дефектности в фуллеритах вызван воздействием на них гидратированного этанола, характеризующегося более значительными размерами, по сравнению с индивидуальными молекулами. Аналогичного воздействия растворителей на материалы, характеризующиеся практическим отсутствием фуллеритов (обедненные фуллереновые сажи - фуллереновая чернь Ф4,2 0,1), не наблюдается (табл.12), что подтверждает высказанное предположение о механизме данного процесса. Подобный способ модифицирования с использованием спиртоводных растворов является весьма перспективным, так как в отличие от предыдущего является экологически и экономически более выгодным.

Обработка фуллереновых саж органическими растворителями приводит к значительному изменению адсорбционных характеристик фуллереновых материалов. При этом наблюдается как увеличение сорбционной емкости в 2,4 раза при обработке четыреххлористым углеродом, так и ее уменьшение в 5 раз при использовании бутанола, что возможно связано с изменением структуры материала, которое в первом случае выражается в увеличении, а во втором - в уменьшении дефектности образца. Также значительно возрастает величина удельной поверхности. Обобщение полученных результатов позволило сделать заключение о том, что величина сорбционной емкости модифицированных материалов прямо пропорциональна размеру молекул используемых органических модификаторов.

Применение спиртоводных растворов для модифицирования фуллереновых материалов дает возможность увеличить сорбционную емкость материалов в 1,5 (для Ф8,5) - 2,0 (для Ф 4,2) раза. По своим технико-экономическим показателям такое модифицирование имеет значительное преимущество перед использованием органических растворителей.

Класс B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации

способ получения углеродминерального сорбента -  патент 2529535 (27.09.2014)
способ получения сорбентов на основе zn(oh)2 и zns на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2528696 (20.09.2014)
гуминово-глинистый стабилизатор эмульсии нефти в воде -  патент 2528651 (20.09.2014)
способ получения полимер-неорганических композитных сорбентов -  патент 2527217 (27.08.2014)
способ получения плавающего углеродного сорбента для очистки гидросферы от нефтепродуктов -  патент 2527095 (27.08.2014)
адсорбент для очистки газов от хлора и хлористого водорода и способ его приготовления -  патент 2527091 (27.08.2014)
способ получения сорбента для извлечения соединений ртути из водных растворов -  патент 2525416 (10.08.2014)
способ получения фильтрующей гранулированной загрузки производственно-технологических фильтров для очистки воды открытых источников водоснабжения -  патент 2524953 (10.08.2014)
способ получения адсорбирующего элемента -  патент 2524608 (27.07.2014)
способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода -  патент 2524607 (27.07.2014)

Класс B01J20/20 содержащие свободный углерод; содержащие углерод, полученный процессами коксования

способ получения углеродминерального сорбента -  патент 2529535 (27.09.2014)
способ получения углеродного адсорбента -  патент 2518579 (10.06.2014)
формованный сорбент внииту-1, способ его изготовления и способ профилактики гнойно-септических осложнений в акушерстве -  патент 2516878 (20.05.2014)
композиции на основе хлорида брома, предназначенные для удаления ртути из продуктов сгорания топлива -  патент 2515451 (10.05.2014)
сорбент для диализа -  патент 2514956 (10.05.2014)
спеченный неиспаряющийся геттер -  патент 2513563 (20.04.2014)
регенерируемый, керамический фильтр твердых частиц выхлопных газов для дизельных транспортных средств и способ его получения -  патент 2511997 (10.04.2014)
способ получения хемосорбента -  патент 2510868 (10.04.2014)
сорбирующие композиции и способы удаления ртути из потоков отходящих топочных газов -  патент 2509600 (20.03.2014)
углеродсодержащие материалы, полученные из латекса -  патент 2505480 (27.01.2014)
Наверх