аспирант кафедры технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Postgraduate Student, A.N. Bashkirov Chair of Petrochemical Synthesis and Synthetic Liquid Fuel Technology
86, Vernadskogo Pr., Moscow 119571, Russia
ассистент кафедры технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
Assistant of Professor, A.N. Bashkirov Chair of Petrochemical Synthesis and Synthetic Liquid Fuel Technology
86, Vernadskogo Pr., Moscow 119571, Russia
доктор технических наук, профессор кафедры технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
D.Sc. (Eng.), Professor, A.N. Bashkirov Chair of Petrochemical Synthesis and Synthetic Liquid Fuel Technology
86, Vernadskogo Pr., Moscow 119571, Russia
доктор технических наук, доцент кафедры технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива им. А.Н. Башкирова
119571, Россия, Москва, пр-т Вернадского, д. 86
D.Sc. (Eng.), Associate Professor, A.N. Bashkirov Chair of Petrochemical Synthesis and Synthetic Liquid Fuel Technology
86, Vernadskogo Pr., Moscow 119571, Russia
It is proposed to consider the process of carbon materials oxidative activation from the positions of topochemical reactions involving chemisorption of the activating agent (oxidizer) on the material surface active centers followed by chemical interaction. Such an approach makes it possible to control the process of creating a carbon material with the desired characteristics of the porous space. It is assumed that the oxidizer chemisorption active centers are amorphous carbon, which is localized on the material crystallites boundaries. The change in the length of these boundaries will lead to a change in the process rate. It is shown that the number of such active centers on the carbon material surface depends on the size of the crystallites. It will have a significant impact not only on the rate of activation, but also on the possibility of the process flow on the surface or with porosity formation. Mathematical models describing the carbon sample specific surface changing in the oxidation process are proposed. They allow quantifying the proportion of carbon that is oxidized on the sample surface or with pores formation, as well as quantifying the number of pores. It is shown that the ratio of pore formation and surface oxidation processes depends on the oxidation temperature, the oxidizer nature and its flow rate. The proportion of porosity formation decreases with the increase in the oxidant flow rate and the increase in temperature. It was experimentally shown that in order to obtain a material with a more developed porous space and a high specific surface it is preferable to use carbon dioxide as an oxidizing agent.
Предложено рассматривать процесс окислительной активации углеродных материалов с позиций топохимических реакций, предполагающих хемосорбцию активирующего агента (окислителя) на активных центрах поверхности материала и последующий акт химического взаимодействия. Подобный подход дает возможность управлять процессом создания углеродного материала с заданными характеристиками пористого пространства. Высказано предположение, что активными центрами хемосорбции окислителя является аморфный углерод, локализующийся на границах кристаллитов материала. Изменение протяженности этих границ приведет к изменению скорости процесса. Показано, что количество таких активных центров на поверхности углеродного материала, зависящее от размеров кристаллитов, будет оказывать существенное влияние не только на скорость активации, но и на возможность протекания процесса по поверхности или с порообразованием. Рассмотрены математические модели, описывающие изменение удельной поверхности углеродного образца в процессе окисления и позволяющие количественно оценить долю углерода, окисляющегося на поверхности образца, с образованием пор, а также количество пор. Соотношение процессов порообразования и окисления по поверхности зависит от температуры, природы и расхода окислителя: с увеличением расхода окислителя и повышением температуры доля порообразования снижается. Экспериментально установлено, что для получения материала с более развитым пористым пространством и высокой удельной поверхностью в качестве окисляющего агента предпочтительнее использовать диоксид углерода.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.