Новости химической науки > Что общего у хлебопечения и систем запасания энергии

Как и качество хлеба, качество иерархически полых углеродных систем [hierarchically porous carbons (HPC)] оценивается по их текстуре. Руководствуясь этим обстоятельством, исследователи из Китая решили использовать свое ноу-хау, применяющееся в хлебопекарном деле, для производства углеродных материалов, являющихся, помимо прочего, хорошими конденсаторами.

Пористые углеродные материалы могут использоваться для запасания энергии благодаря своей высокой площади поверхности и коротким расстояниям для транспорта ионов. Тем не менее, существующие методы синтеза пористых углеродных материалов, включая нанолитье (nanocasting) и мягкое шаблонирование (soft-templating), не могут применяться в промышленном производстве этих систем.

Йон Ван (Yong Wang) с коллегами разработал способ малостадийного получения пористых углеродных материалов из сырой биомассы, включая солому риса и стебли бамбука. По словам исследователей, разработанная технология является первым примером получения пористых углеродных структур из растительной биомассы. Ван надеется, что эффективность предложенного им метода «закваски» позволяет говорить о перспективах применения метода в промышленности.

Разрабатывая новый метод, исследователи из группы Вана почерпнули идею у пекарей, которые создают пористую структуру теста нужной консистенции с помощью дрожжей или пищевой соды (гидрокарбоната натрия). В ходе карбонизации биомассы до пористых углеродных структур китайские химики решили использовать образующийся in situ гидрокарбонат калия, разложение которого с выделением диоксида углерода позволило получить пористые углеродные структуры с большой площадью поверхности и хорошо организованной трехмерной пористой текстурой, содержащей макро-, мезо- и микропоры.

Перед прокаливанием в атмосфере инертного газа сырую биомассу смешивают с гидроксидом калия. (Рисунок из Green Chem., 2015, DOI: 10.1039/c5gc00523j)

Специалисты по химии материалов высоко оценивают работу своих китайских коллег. Роберт Мокайя (Robert Mokaya) из Университета Ноттингема отмечает, что разработанный метод чем-то похож на метод получения активированного углерода, но при этом разработан метод получения не только микро- и мезо-, но и макропор. Исследователь добавляет, что интерес к таким иерархическим материалам продиктован еще и тем, что контроль условий карбонизации биомассы позволяет получать материалы с различным размером пор, которые обычно получали с помощью более сложных методов.

Источник: Green Chem., 2015, DOI: 10.1039/c5gc00523j

метки статьи: #нанотехнологии, #химическая технология, #химия биомассы