Příprava dusíkem obohacených uhlíkatých aerogelů

Bc. Lucie MYSLIKOVJANOVÁ

Bachelor's thesis

Preparation of N-doped carbon aerogels

Abstract:

Byly připraveny 4 skupiny aerogelů obohacených dusíkem. Jako zdroj dusíku byl použit melamin nebo močovina. Při přípravě bylo provedeno normální sušení. Připravené vzorky byly zpyrolyzovány. Byly zjišťovány jejich hodnoty smrštění, hustoty a úbytku hmotnosti. Dále bylo provedeno stanovení vnitřního povrchu a také se zkoušela jejich sorpční schopnost (sorpce Cu2+). Bylo zjištěno, že když byly použity melamin a resorcinol jako výchozí látky, tak měl vzniklý aerogel nejmenší smrštění (11%) a hustotu (0,6g/cm3). Naopak největší smrštění (55%), hustotu (1,25 g/cm3) a váhový úbytek (55%) měl aerogel, který byl připraven z fenolu a melaminu. Při porovnání povrchů u dusíkem dopovaných aerogelů bylo zjištěno, že největší povrch způsobuje melamin při kondenzaci s resorcinolem (538 m2/g). Nejmenší hodnoty opět dosáhl aerogel připravený z fenolu (11,5 m2/g). Přítomnost dusíku nemá vždy vliv na sorpční schopnosti aerogelu. Při porovnávání adsorbovaného množství se prokázalo, že při použití melaminu bylo adsorbované množství dvakrát větší než u aerogelu bez dusíku. Když byla jako zdroj dusíku použita močovina, naměřené hodnoty adsorbovaného množství se blížily hodnotám u aerogelu bez dusíku. Sorpční vlastnosti tedy nezáleží pouze na přítomnosti dusíku, ale na použitém zdroji dusíku.

Abstract:

Four groups of carbon aerogels enriched with nitrogen were prepared. Melamine or urea was used as a nitrogen source. Normal drying was carried out during preparation. Pyrolysis was carried out on the prepared samples. Their values of shrinkage, density and weight loss were determined. Then, the surface area was determined and sorption capacity (sorption of Cu2+) was tried, too. It was determined that when melamine and resorcinol were used as starting substances prepared aerogel had the smallest shrinkage (11%) and density (0.6 g/cm3). On the other hand, the largest shrinkage (55%), density (1.25 g/cm3) and weight loss (55%) had aerogel, which was prepared from phenol and melamine. Surfaces of N-doped carbon aerogels were compared and it was found that the largest surface was caused by the condensation of melamine with resorcinol (538 m2/g). The smallest value of surface area was again measured for aerogel prepared from phenol (11.5 m2/g). The presence of nitrogen doesn´t always affects the sorption capacity of aerogel. It was showed that when the melamine was used, the adsorbed amount was twice higher than for aerogel without nitrogen. When the urea was used as source of nitrogen, measured values of adsorbed amount is similar to the values for aerogel without nitrogen. Sorption properties therefore depend not only on the presence of nitrogen, but also on used source of nitrogen.

Keywords

Uhlíkaté aerogely obohacené dusíkem, melamin, močovina, měrný povrch, sorpční schopnosti

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 21. 4. 2010

Accessible from:: 21. 4. 2010

Thesis defence

• Date of defence: 24. 5. 2010
• Supervisor: doc. RNDr. Václav Slovák, Ph.D.

University of Ostrava

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Ch-Bi 2ob.