Скачать полную версию статьи (в PDF формате)

I. M. Bordun, M. M. Sadova, A. K. Borysiuk, Yu. O. Kulyk
«Investigation of the Structure of Activated Carbon from Plant Material by Means of X-Ray Diffractometry and Small-Angle Scattering»
0517–0533 (2017)

PACS numbers: 61.05.сf, 61.05.cp, 61.43.Gt, 68.35.Ct, 68.37.Hk, 81.05.U-, 87.85.J-

В работе исследован активированный уголь, исходными материалами для получения которого были отходы переработки кукурузы, — стержни початков, листья и стебли, — и сухой свекловичный жом. Показано, что после карбонизации и активации водяным паром измельчённый уголь является достаточно однородным, независимо от структуры исходного сырья. Установлено, что на всех рентгеновских дифрактограммах наблюдаются широкие диффузные максимумы, близкие по положению к рефлексам поликристаллического графита. Анализ дифрактограмм позволил установить, что исследуемый уголь характеризуется микронеоднородной структурой, сформированной из графитоподобных и графеновых нанокристаллов, распределённых в аморфной фазе. Основной вклад в кристаллоподобную составляющую структуры дают трёхмерные графитоподобные кристаллиты, доля которых составляет от 75% в угле из свекловичного жома до 82% в угле из стеблей кукурузы. Пористая структура рассчитана на основе анализа спектров малоуглового рассеяния рентгеновских лучей. Показано хаотичное распределение пор и отсутствие корреляции в их взаимном размещении, что свойственно полидисперсным системам с широким распределением пор по размерам. Установлено, что функции распределения пор для угля на основе стеблей и стержней початков кукурузы характеризуются наличием чёткого максимума при r???4,7 нм и r???5,2 нм соответственно, а на основе свекольного жома — при r???3,8 нм. Распределение пор активированного угля на основе листьев кукурузы имеет бимодальный характер с расщеплением основного максимума на подмаксимумы с r???2,5 нм и r???5,4 нм. На основе закона Порода, который описывает асимптотическое поведение интенсивности малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, установлено, что уголь из стеблей кукурузы характеризуется удельной площадью поверхности в 617 м2/г, из листьев кукурузы — 409 м2/г, из свекловичного жома — 342 м2/г, а из стержней початков кукурузы — 165 м2/г.