Publication detail

The Thermal Stability of Carbon Materials in the Air: Quantitative Structural Investigation of Thermal Stability of Carbon Materials in Air

Year: 2023

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: Carbon

Publisher name: Pergamon-Elsevier Science Ltd.

Place: Oxford

Page from-to: 211-225

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Tepelná stabilita nanostrukturních uhlíkových materiálů na vzduchu: Kvantitativní stanovení a rozhodující strukturní parametry	Koncentrace a disperze kovových klastrů v katalyzátorech na kovovém nosiči jsou zásadní pro výkon hydrogenačních katalyzátorů. V této studii byly připraveny velmi vysoké koncentrace (~25 % hmotn.) dobře dispergovaných nanočástic Pt s plošně centrovanou kubickou krystalickou strukturou se středním průměrem ~1,7 nm v uhlíku se zeolitovou šablonou (Pt/Y-uhlík). Definovaná 3D porézní struktura uhlíku Pt/Y vytvořená nanocastingem zeolitického kanálového systému a charakterizovaná specifickým povrchem (~2440 m2 g-1) srovnatelným s teoretickým povrchem grafenu a přístupným prostřednictvím 3D organizovaných pórů pojme Pt nanočástice s vysokou disperzí a specifickou aktivitou při hydrogenaci benzenu na cyklohexan při obsahu Pt od 3 do 25 % hmotn. Poskytuje mnohonásobné zvýšení koncentrace aktivních Pt míst a odpovídající zvýšení TOF a konverzí při hydrogenační reakci. Produktivita nejaktivnějšího katalyzátoru dosahuje hodnoty 1,06 × 10−3 mol gcat −1 s−1. Studie demonstruje nový koncept pro tvorbu katalyzátorů s velmi vysokou koncentrací kovových klastrů dispergovaných na nosiči se snadno dostupnými 3D organizovanými póry pro reakce katalyzované heterogenně nanočásticemi kovu na nosiči.	Nanostrukturované uhlíkové materiály;Uhlíkové nanomateriály;Oxidace;Struktura a stabilita;Diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC);Termogravimetrická analýza (TG)
eng	The Thermal Stability of Carbon Materials in the Air: Quantitative Structural Investigation of Thermal Stability of Carbon Materials in Air	The variability of the nanostructure of carbon materials results in a uniquely wide range of physical and chemical properties. This work analyses how the nanostructure affects the thermal stability of 2D and 3D graphene-based materials (graphene, fullerenes, nanotubes, zeolite-templated carbon), disordered and 3D ordered mesoporous carbon materials (activated carbons, CMK-3, 3DOMM), and layered carbon materials (few-layer graphene, graphene nanoplatelets, graphite) in the air. Combination of structural, thermogravimetric and calorimetric analyses under identical conditions for all the carbon nanomaterials showed that the most decisive factor increasing the stability is the stacking of graphene layers with long-range order parallel to each other, increasing the onset oxidation temperature (Ton) with the number of graphene layers from 530 degrees C for graphene up to 800 degrees C for graphite. The unsaturated carbon atoms at the defects and edges and the bending stress in the 3D graphene layers cause that graphene, the 3D non-defective monolayer in fullerenes and the defective monolayer in zeolite-templated carbon exhibit similar stability to disordered amorphous materials, as well as 3D organised meso-porous materials. All these materials are oxidized in a narrow Ton interval from 485 to 530 degrees C. The most sig-nificant factor for reducing the stability is the presence of specific oxygen-containing functional groups, which decrease Ton for materials with oxidized edges and with predominant hydroxyl groups by up to 150 degrees C. The relationships between the carbon structure and its stability in the air facilitate targeting the nanostructure of carbon materials in relation to their stability.	Nanostructured Carbon Materials;Carbon Nanomaterials;Oxidation;Structure -stability Relationship;Differential Scanning Calorimetry (DSC);Thermogravimetric Analysis (TG)

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links