Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів
Comparative characterization of the particulate morphology and texture of various silicas (fumed silicas, silica gels, ordered mesoporous silicas) and carbons (chars and activated carbons, AC) is of interest from both theoretical and practical points of view since it allows one better understanding...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/765 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Surface |
Репозитарії
Surface| _version_ | 1869291949304840192 |
|---|---|
| author | Гунько, В.М. |
| author_facet | Гунько, В.М. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Гунько, В.М. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-03-25T09:24:48Z |
| description | Comparative characterization of the particulate morphology and texture of various silicas (fumed silicas, silica gels, ordered mesoporous silicas) and carbons (chars and activated carbons, AC) is of interest from both theoretical and practical points of view since it allows one better understanding of advantages and disadvantages of various adsorbents upon their interactions with different adsorbates, co-adsorbates, and solutes in various dispersion media. Complete characterization needs application of a certain set of methods that is analyzed in the present paper. It is shown that the main difference in the textural characteristics of silica and carbon adsorbents is due to the absence (silicas) or presence (carbons) of nanopores in nanoparticles (NP). A great contribution of these pores in strongly activated carbons provides the specific surface area values greater by an order of magnitude than that of fumed silicas. Despite a high activation degree of AC, contribution of closed pores or pores inaccessible for nitrogen molecules remains relatively large in contrast to fumed silica A–300 composed of nonporous nanoparticles synthesized in the flame at higher temperature (~80% of melting temperature, Tm, for amorphous silica) than carbon activation temperature (~25%of Tm for carbons). Therefore, the pores inaccessible for nitrogen molecules in fumed silica could be attributed to narrow voids around contact area between neighboring NP in their aggregates, but for AC, there are both closed pores and open nanopores inaccessible for nitrogen molecules. For complete characterization of the morphology and texture of various adsorbents, such methods as transmission and scanning electron microscopies, probe (nitrogen, argon) adsorption, smallangle X-ray scattering (SAXS)and X-ray diffraction (XRD)could be used with appropriate software to analyze the data. The latter is especially important for the analyses of indirect data (e.g., adsorption, SAXS, XRD) characterizing the materials. |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2023.15.080 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:36Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-765 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-02-08T08:11:38Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7652024-03-25T09:24:48Z Porosity and packing features of nano- and micro-particles of carbon and silica adsorbents Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів Гунько, В.М. fumed nanosilicas porous silicas carbon adsorbents particulate morphology nanoparticle porosity textural characteristics пірогенний кремнезем пористі кремнеземи вуглецеві адсорбенти морфологія частинок пористість наночастинок структурно-адсорбційні характеристики Comparative characterization of the particulate morphology and texture of various silicas (fumed silicas, silica gels, ordered mesoporous silicas) and carbons (chars and activated carbons, AC) is of interest from both theoretical and practical points of view since it allows one better understanding of advantages and disadvantages of various adsorbents upon their interactions with different adsorbates, co-adsorbates, and solutes in various dispersion media. Complete characterization needs application of a certain set of methods that is analyzed in the present paper. It is shown that the main difference in the textural characteristics of silica and carbon adsorbents is due to the absence (silicas) or presence (carbons) of nanopores in nanoparticles (NP). A great contribution of these pores in strongly activated carbons provides the specific surface area values greater by an order of magnitude than that of fumed silicas. Despite a high activation degree of AC, contribution of closed pores or pores inaccessible for nitrogen molecules remains relatively large in contrast to fumed silica A–300 composed of nonporous nanoparticles synthesized in the flame at higher temperature (~80% of melting temperature, Tm, for amorphous silica) than carbon activation temperature (~25%of Tm for carbons). Therefore, the pores inaccessible for nitrogen molecules in fumed silica could be attributed to narrow voids around contact area between neighboring NP in their aggregates, but for AC, there are both closed pores and open nanopores inaccessible for nitrogen molecules. For complete characterization of the morphology and texture of various adsorbents, such methods as transmission and scanning electron microscopies, probe (nitrogen, argon) adsorption, smallangle X-ray scattering (SAXS)and X-ray diffraction (XRD)could be used with appropriate software to analyze the data. The latter is especially important for the analyses of indirect data (e.g., adsorption, SAXS, XRD) characterizing the materials. Порівняльна характеристика морфології частинок і текстури різних діоксидів кремнію (пірогеневі діоксиди кремнію, силікагелі, впорядковані мезопористі діоксиди кремнію) і вуглецевих матеріалів (кабонізат та активоване вугілля, AC) становить інтерес як з теоретичної, так і з практичної точок зору, оскільки це дозволяє краще зрозуміти переваги та недоліки різних адсорбентів при застосуванні для різних адсорбатів у різних дисперсійних середовищах. Повна характеристика адсорбентів потребує застосування певного набору методів, який аналізується в цій статті. Показано, що основна відмінність у текстурних характеристиках кремнеземних і вуглецевих адсорбентів зумовлена відсутністю (кремнеземи) або наявністю (вуглеці) нанопор у наночастинках (НЧ). Великий внесок цих пор у сильно активоване вугілля забезпечує значення питомої поверхні на порядок більші, ніж у нанокремнеземів. Незважаючи на високий ступінь активації AC, внесок закритих пор або пор, недоступних для молекул азоту, залишається відносно великим на відміну від пірогенного кремнезему A-300, що складається з наночастинок, синтезованих у полум’ї при вищій температурі (~80% температури плавлення, Tm, для аморфного кремнезему), ніж температура активації вуглецю (~25% Tm для вуглецю). Таким чином, пори, недоступні для молекул азоту в пірогенному кремнеземі, можна віднести до вузьких порожнеч навколо контактної зони між сусідніми наночастинками в їхніх агрегатах, але для AC існують як закриті пори, так і відкриті пори, недоступні для молекул азоту. Для повної характеристики морфології та текстури різних адсорбентів може використовуватися набір методів, таких як трансмісійна і скануюча електронна мікроскопія, зондова адсорбція (азот, аргон), малокутове розсіювання рентгенівських променів (МКРРП)та рентгенофазовий аналіз (РФА),які треба використовувати з відповідним програмним забезпеченням. Останнє особливо важливо для аналізу непрямих даних (наприклад, адсорбція, МКРРП, РФА). Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2023-12-03 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/765 10.15407/Surface.2023.15.080 Surface; No. 15(30) (2023): Surface; 80-96 Поверхность; № 15(30) (2023): Поверхня; 80-96 Поверхня; № 15(30) (2023): Поверхня; 80-96 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2023.15 en https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/765/759 Авторське право (c) 2023 В.М. Гунько |
| spellingShingle | пірогенний кремнезем пористі кремнеземи вуглецеві адсорбенти морфологія частинок пористість наночастинок структурно-адсорбційні характеристики Гунько, В.М. Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів |
| title | Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів |
| title_alt | Porosity and packing features of nano- and micro-particles of carbon and silica adsorbents |
| title_full | Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів |
| title_fullStr | Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів |
| title_full_unstemmed | Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів |
| title_short | Особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів |
| title_sort | особливості пористості та пакування нано- та мікро-частинок вуглецевих та кремнеземних адсорбентів |
| topic | пірогенний кремнезем пористі кремнеземи вуглецеві адсорбенти морфологія частинок пористість наночастинок структурно-адсорбційні характеристики |
| topic_facet | fumed nanosilicas porous silicas carbon adsorbents particulate morphology nanoparticle porosity textural characteristics пірогенний кремнезем пористі кремнеземи вуглецеві адсорбенти морфологія частинок пористість наночастинок структурно-адсорбційні характеристики |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/765 |
| work_keys_str_mv | AT gunʹkovm porosityandpackingfeaturesofnanoandmicroparticlesofcarbonandsilicaadsorbents AT gunʹkovm osoblivostíporistostítapakuvannânanotamíkročastinokvuglecevihtakremnezemnihadsorbentív |