Термодесорбційна мас-спектрометрія композитів на основі резорцин-формальдегідної смоли
Анотація
Методом термодесорбціонной мас-спектрометрії досліджено процес піролізу резорцин-формальдегіду з добавками пірогенного оксиду алюмінію і модифікованого пірогенного кремнезему. Термічне руйнування вуглеводневих структур полімеру в інертній атмосфері або у вакуумі супроводжується утворенням летких сполук і поліциклічних структур аморфного вуглецю через процеси конденсації. Встановлено, що в діапазоні 10-100 а.о.м. основними леткими продуктами при термопрограмованому піролізі полімеру до 800 ᵒС є СО, СО2, Н2О і СН4. Величина струму появи бензолу, толуолу і фенолу в летких продуктах була менше 2 % величини найбільш інтенсивного піку виділення СО. Присутність наповнювачів сприяє утворенню метанолу та мурашиної кислоти в області 50 – 250 °С.
Посилання
1. Stalnova M.A., Matyukhina O.S. Resorcinol-aldehyde resins. Encyclopedia of polymers. V. 3. (Moscow: Soviet Encyclopedia, 1977). [in Russian].
2. Samanta S.K., Misra B.M. Ion exchange selectivity of a resorcinol-formaldehyde polycondensate resin for cesium in relation to other alkali metal ions. Solvent Extr. Ion Exch. 1995. 13(3): 575. https://doi.org/10.1080/07366299508918292
3. El-Gammal B., Ibrahim G.M., El-Naggar I.M. Preparation of some resorcinol formaldehyde resins for the separation of 134CS from acidic waste streams. Desalin. Water Treat. 2014. 52(25–27): 4721. https://doi.org/10.1080/19443994.2013.815690
4. Pekala R.W. Organic aerogels from the polycondensation of resorcinol with formaldehyde. J. Mater. Sci. 1989. 24(9): 3221. https://doi.org/10.1007/BF01139044
5. Al-Muhtaseb S.A., Ritter J.A. Preparation and Properties of Resorcinol–Formaldehyde Organic and Carbon Gels. Adv. Mater. 2003. 15(2): 101. https://doi.org/10.1002/adma.200390020
6. Job N., Panariello F., Crine M., Pirard J.-P., Léonard A. Rheological determination of the sol–gel transition during the aqueous synthesis of resorcinol–formaldehyde resins. Colloids Surf. A. 2007. 293(1–3): 224. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2006.07.037
7. Elkhatat A.M., Al-Muhtaseb S.A. Advances in tailoring resorcinol–formaldehyde organic and carbon gels. Adv. Mater. 2011. 23(26): 2887. https://doi.org/10.1002/adma.201100283
8. Zhang L., Liu H., Wang M., Chen L. Structure and electrochemical propertiesof resorcinol–formaldehyde polymer-based carbon for electric double-layer capacitors. Carbon. 2007. 45(7): 1439. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2007.03.030
9. Lee Y.J., Jung J.C., Park S., Seo J.G., Baeck S.H., Yoon J.R., Yi J., Song I.K. Preparation and characterization of metal-doped carbon aerogel for supercapacitor. Curr. Appl. Phys. 2010 10(3): 947. https://doi.org/10.1016/j.cap.2009.11.078
10. Job N. Carbon xerogels as catalyst supports for PEM fuel cell cathode. Energy Convers. Manage. 2008. 49(9): 2461. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.03.025
11. Zubizarreta L., Menéndez J.A., Job N., Marco-Lozar J.P., Pirard J.P., Pis J.J., Linares-Solano A., Cazorla-Amorós D., Arenillas A. Ni-doped carbon xerogels for H2 storage. Carbon. 2010. 48(10): 2722. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2010.03.068
12. Job N., Théry A., Pirard R., Marien J., Kocon L., Rouzaud J.N., Béguin F., Pirard J.P. Carbon aerogels, cryogels and xerogels: Influence of the drying method on the textural properties of porous carbon materials. Carbon. 2005. 43(12): 2481. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2005.04.031
13. Zubizarreta L., Arenillas A., Pirard J.P., Pis J.J., Job N. Tailoring the textural properties of activated carbon xerogels by chemical activation with KOH. Microporous Mesoporous Mater. 2008. 115(3): 480. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2008.02.023
14. Calvo E.G., Juárez-Pérez E.J., Menéndez J.A., Arenillas A. Fast microwave-assisted synthesis of tailored mesoporous carbon xerogels. Adv. Colloid Interface Sci. 2011. 357(2): 541. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2011.02.034
15. Zubizarreta L., Arenillas A., Domínguez A., Menendez J.A., Pis J.J. Development of microporous carbon xerogels by controlling synthesis conditions. J. Non-Cryst. Solids. 2008. 354(10–11): 817. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2007.08.015
16. Rojas-Cervantesa M.L., Lopez-Peinadoa A.J., Martın-Aranda R.M., Gómez-Serrano V. Synthesis and characterisation of xTiO2(1-x)SiO2–carbon composites. Carbon. 2003. 41(1): 79. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(02)00273-7
17. Jaroniec M., Gorka J., Choma J., Zawislak A. Synthesis and properties of mesoporous carbons with high loadings of inorganic species. Carbon. 2009. 47(13): 3034. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.06.059
18. Bobrowska M., Typek J., Zolnierkiewicz G., Wardal K., Guskos N., Pelech I., Podsiadly M., Narkiewicz U. Magnetic resonance study of carbon encapsulated Ni nanoparticles. Cent. Eur. J. Chem. 2012. 10(6): 1963.
19. Galaburda M., Bogatyrov V., Oranska O., Gun'ko V., Skubiszewska-Zięba J., Urubkov I. Synthesis and characterization of carbon composites containing Fe, Co, Ni nanoparticles. J. Therm. Anal. Calorim. 2015. 122(2): 553. https://doi.org/10.1007/s10973-015-4819-2
20. Galaburda M.V., Bogatyrov V.M., Tomaszewski W., Oranska O.I., Borysenko M.V., Skubiszewska-Zięba J., Gun'ko V.M. Adsorption/desorption of explosives on Ni-, Co-, and NiCo-carbon composites: Application in solid phase extraction. Colloids Surf. A. 2017. 529: 950. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.06.087
21. Bogatyrov V.M., Borysenko M.V., Oranska O.I, Galaburda M.V., Makhno S.N., Gorbik P.P. Synthesis and properties of metal-carbon nanocomposites Ni/C, Co/C and Cu/C with a high metal content. Surface. 2017. 9(24): 136. https://doi.org/10.15407/Surface.2017.09.136
22. Galaburda M.V., Bogatyrov V.M., Oranska O.I., Skubiszewska Zieba J., Gun'ko V.M., Sternik D. Magneto-Sensitive Ni/C Adsorbents: Synthesis, Properties and Applications. Adsorpt. Sci. Technol. 2015. 33(6–8): 523. https://doi.org/10.1260/0263-6174.33.6-8.523
23. Galaburda M., Bogatyrov V., Oranska O., Gun'ko V., Skubiszewska-Zięba J., Urubkov I. Synthesis and characterization of carbon composites containing Fe, Co, Ni nanoparticles. J. Therm. Anal. Calorim. 2015. 122(2): 553. https://doi.org/10.1007/s10973-015-4819-2
24. Jiang H., Wang J., Wu S., Yuan Z., Hu Z., Wu R., Liu Q. The pyrolysis mechanism of phenol formaldehyde resin. Polym. Degrad. Stab. 2012. 97(8):1527. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2012.04.016
25. Lin J.-M., Ma C-C.M. Thermal degradation of phenolic resin/silica hybrid ceramers. Polym. Degrad. Stab. 2000. 69(2): 229. https://doi.org/10.1016/S0141-3910(00)00068-9
26. Bogatyrov V.M., Borysenko L.I., Oranska O.I, Galaburda M.V. Nanocomposites MxOy/SiO2 based on acetates of Ni, Mn, Cu, Zn, Mg. Chemistry, Physics and Surface Technology. 2009. 15: 294. [in Russian].
27. Rey-Raap N., Menendez J.A, Arenillas A. RF xerogels with tailored porosity over the entire nanoscale. Microporous Mesoporous Mater. 2014. 195: 266. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2014.04.048
>29. Parker J.A., Winkler E.L. The effects of molecular structure on the thermochemical properties of phenolics and related polymers. (Washington: D.C. NASA technical report TR-276., 1967). P. 39.
30. Bogatyrov V.M., Galaburda M.V., Oranska O.I., Borysenko M.V., Vasilyeva E.A., Voitko I.I. Synthesis and adsorption properties of magneto-sensitive nanocomposites based on C/Ni system. Surface. 2015. 7(22): 196. [in Russian].
