NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA VẬT LIỆU CACBON MAO QUẢN TRUNG BÌNH TỪ OXIT SILIC

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA VẬT LIỆU CACBON MAO QUẢN TRUNG BÌNH TỪ OXIT SILIC Tác giả ĐẶNG NGUYỄN MINH KHÔI Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng K

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA VẬT LIỆU CACBON MAO QUẢN

TRUNG BÌNH TỪ OXIT SILIC

Họ và tên sinh viên: ĐẶNG NGUYỄN MINH KHÔI Ngành: CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Niên khóa: 2004 – 2008

Tháng 10/2008

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA VẬT LIỆU CACBON MAO QUẢN TRUNG BÌNH

TỪ OXIT SILIC

Tác giả

ĐẶNG NGUYỄN MINH KHÔI

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn:

PHÓ GIÁO SƯ – TIẾN SĨ NGUYỄN ĐÌNH THÀNH

Tháng 10 năm 2008

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc đến thầy PGS TS NGUYỄN ĐÌNH THÀNH – người đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất

để em có thể hoàn thành luận văn này

Em xin cảm ơn các thầy cô Bộ môn Công Nghệ Hóa Học trường Đại học Nông Lâm TP HCM đã giảng dạy và tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô cùng các anh chị ở Viện Vật liệu Khoa học ứng dụng thành phố Hồ Chí Minh, phòng Vật liệu xúc tác đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện để em thực hiện tốt công việc nghiên cứu

Sau cùng, em xin cảm ơn bạn bè đã luôn động viên, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

Tuy đã cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức còn hạn chế nên khóa luận này không tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được những ý kiến của thầy cô và bạn bè góp ý để em có thể thực hiện tốt hơn những nghiên cứu sau này

Xin chân thành cảm ơn!

Thông qua việc nghiên cứu sản suất cacbon mao quản trung bình từ SiO2 dùng chất hoạt động bề mặt rẻ tiền là axít tartaric để hạ giá thành sản phẩm cacbon mao quản trung bình Từ đó có thể ứng dụng rộng rãi hơn trong đời sống hàng ngày

MỤC LỤC

Trang

TRANG TỰA i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

Chương 1:MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề: 1

1.2 Mục đích đề tài: 2

1.3 Ý nghĩa thực tiễn: 2

Chương 2:TỔNG QUAN 3

2.1 Phân loại vật liệu mao quản: 3

2.2 Thông số đặc trưng của vật liệu mao quản: 3

2.2.1 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ của vật liệu mao quản: 3

2.2.2 Diện tích bề mặt riêng: 4

2.2.3 Tổng thể tích lỗ xốp: 5

2.2.4 Sự phân bố kích thước mao quản: 6

2.3 Một số phương pháp điều khiển cấu trúc mao quản của cacbon hoạt tính: 7

2.3.1 Điều khiển cấu trúc vi mao quản trong cacbon hoạt tính: 7

2.3.1.1 Nhiệt phân các tiền chất cacbon: 8

2.3.1.2 Thay đổi cấu trúc các lỗ xốp trong cacbon: 10

2.3.1.3 Ứng dụng của cacbon vi mao quản: 11

2.3.2 Điều khiển cấu trúc mao quản trung bình trong cacbon hoạt tính: 12

2.3.2.1 Hoạt hóa bằng xúc tác: 12

2.3.2.2 Cacbon hóa hỗn hợp polyme: 13

2.3.2.3 Cacbon hóa các gel hữu cơ: 14

2.3.2.4 Sử dụng chất tạo cấu trúc: 14

2.4 Tổng hợp cacbon mao quản trung bình có cấu trúc đồng nhất bằng phương pháp sử dụng chất tạo cấu trúc là oxit silic mao quản trung bình .15

2.4.1 Các giai đoạn trong quá trình tổng hợp cacbon mao quản trung bình .15

2.4.1.1 Tẩm tiền chất cacbon lên chất tạo cấu trúc .16

2.4.1.2 Polime hóa tiền chất cacbon trên chất tạo cấu trúc .16

2.4.1.3 Cacbon hóa tiền chất cacbon: 17

2.4.1.4 Loại bỏ chất tạo cấu trúc .17

2.4.2 Cơ chế hình thành cấu trúc mao quản trung bình của cacbon 17

2.4.2.1 Các cách tẩm cacbon vào mao quản của chất tạo cấu trúc oxit silic 17

2.4.3.2 Ứng dụng: 20

2.5 Giới thiệu về vật liệu mao quản trung bình oxit silic: 21

2.5.1 Nguồn nguyên liệu tổng hợp vật liệu mao quản trung bình oxit silic .21

2.5.2 Cơ chế hình thành vật liệu mao quản trung bình oxit silic 21

2.5.3 Các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu mao quản trung

bình oxit silic .24

2.5.4 Tính chất của vật liệu mao quản trung bình oxit silic: 25

2.6 Giới thiệu về quá trình hấp phụ: 25

2.6.1 Hấp phụ vật lý: 25

2.6.2 Hấp phụ hóa học: 26

2.6.3 Phương trình hấp phụ đẳng nhiệt: 26

2.6.3.1 Phương trình Freundlich 27

2.6.3.2 Phương trình Langmuir 27

Chương 3:THIẾT BỊ - NGUYÊN LIỆU - HÓA CHẤT PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

3.1 Địa điểm thực hiện: 29

3.2 Thời gian thực hiện: 29

3.3 Thiết bị: 29

3.4 Tiến hành thí nghiệm: 31

3.4.1 Điều chế oxit silic mao quản trung bình: 31

3.4.1.1 Hóa chất: 31

3.4.1.2 Thiết bị: 31

3.4.1.3 Quy trình: 31

3.4.2 Tổng hợp cacbon mao quản trung bình: 32

3.4.2.1 Hóa chất: 32

3.4.2.2 Thiết bị: 32

3.4.2.3 Quy trình: 32

3.5 Phương pháp nghiên cứu: 34

3.5.1 Phương pháp phổ nhiễu xạ tia X: 34

3.5.1.1 Định nghĩa nhiễu xạ tia X: 34

3.5.1.2 Nguyên lý của nhiễu xạ tia X: 35

3.5.2 Xác định diện tích bề mặt riêng bằng phương pháp BET: 36

3.5.3 Khảo sát khả năng hấp phụ xanh methylen: 37

3.5.4 Khảo sát khả năng hấp phụ kim loại nặng: 39

3.5.4.1 Mẫu nghiên cứu: 39

3.5.4.2 Phân tích mẫu 39

3.5.4.3 Thí nghiệm trong bể 39

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

4.1 Kết quả đo XRD: 41

4.2 Kết quả đo diện tích bề mặt riêng BET: 42

4.3 Kết quả hấp phụ thuốc nhuộm: 43

4.4 Kết quả đo hấp phụ kim loại nặng: 43

4.4.1 Khảo sát theo phương trình Langmuir 44

4.4.2 Khảo sát theo phương trình Freundlich 45

4.5 Thảo luận: 46

Chương 5:KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

5.1 Kết luận: 47

5.2 Kiến nghị: 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 50

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

ACF : Actived carbon fiber

BET : Brunauer – Emmett - Teller

CHĐBM : Chất hoạt động bề mặt

CTAB : Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide

CTACl : Cetyl Trimethyl Ammonium Cloride

CTAOH : Cetyl Trimethyl Ammonium Hydroxide

MQTB : Mao quản trung bình

MSC : Molecular sieving carbon

SEM : Scanning Electron Microscope

TEOS : Tetraethoxysilane

TMOS : Tetramethoxysilane

UIPAC : International Union of Pure and Applied Chemistry XRD : Nhiễu xạ tia X

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1 Các kiểu đường đẳng nhiệt hấp phụ theo phân loại của IUPAC 4

Hình 2.2 Đường phân bố thể tích lỗ xốp của MSC phụ thuộc lượng nhựa đường thêm vào than Baiduri .9

Hình 2.3 Mô hình quá trình cacbon hóa nhựa phenol và nhựa phenol trao đổi cation Zn khi điều chế MSC 10

Hình 2.4 Sự thay đổi khối lượng của mẫu cacbon hoạt tính dạng sợi (ACF) khi cacbon hóa benzen trên (ACF) .11

Hình 2.5 Cơ chế quá trình cacbon hóa benzen trên than hoạt tính sợi (ACF) 12

Hình 2.6 Sơ đồ quá trình cacbon hóa hỗn hợp polime hình thành cacbon có cấu trúc mao quản trung bình 13

Hình 2.7 Hai cách tẩm cacbon vào mao quản của SiO2 .18

Hình 2.8.Kết quả XRD của cacbon được tổng hợp với lượng H2SO4 khác nhau trên 1 g đường 19

Hình 2.9 Cơ chế hình thành vật liệu cacbon mao quản trung bình .20

Hình 2.10 Ảnh hưởng của nồng độ chất HĐBM đến việc hình thành pha của hệ chất HĐBM và nước .22

Hình 2.11 Cơ chế hình thành MCM-41 theo hai đường .23

Hình 2.12 Cơ chế tạo cấu trúc trung hòa hình thành vật liệu mao quản trung bình oxit silic .23

Hình 2.13 Cơ chế hình thành vật liệu mao quản trung bình với chất hoạt động bề mặt anion natri dodecyl sunfat .24

Hình 3.1 Thiết bị cacbon hóa 29

Hình 3.2 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 30

Hình 3.3 quy trình tổng hợp vật liệu mao quản trung bình oxit silic .31

Hình 3.4 Sơ đồ quy trình tổng hợp cacbon mao quản trung bình .34

Hình 3.5 Nguyên lý nhiễu xạ tia X 35

Hình 3.6 - Đường chuẩn hấp phụ xanh methylene 38

Hình 4.1 Phổ XRD của mẫu oxit silic mao quản trung bình 41 Hình 4.2 Phổ XRD của mẫu cacbon mao quản trung bình 42 Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn sự hấp phụ của cacbon mao quản trung bình

theo phương trình Langmuir 44 Hình 4.4 : Đồ thị biểu diễn sự hấp phụ của cacbon theo phương trình Freundlich 45

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1 Kết quả đo bề mặt riêng BET 42 Bảng 4.2 Kết quả đo màu hấp phụ xanh methylen 43 Bảng 4.3 Số liệu phân tích nồng độ các ion kim loại hấp phụ bởi

cacbon mao quản trung bình 43 Bảng 4.4 Các hệ số phương trình Langmuir 45 Bảng 4.5 Các hệ số phương trình Freundlich 46

Than hoạt tính (actived carbon) là một trong những loại vật liệu mao quản được

sử dụng từ rất lâu trong công nghiệp và đời sống Từ thế kỉ XVIII, người ta đã biết sử dụng than gỗ như một chất hấp phụ để hấp phụ các chất khí, khử màu các dung dịch hay làm sạch đường mía… Đến thế kỉ XIX, đã có nhiều nghiên cứu tổng hợp các loại than hoạt tính từ các nguồn khác nhau như than xương, than máu và bắt đầu đưa vào ứng dụng nhiều trong công nghiệp, trong đời sống như làm sạch nước uống, làm mặt

nạ phòng độc… Ngày nay do nhu cầu sử dụng ngày càng cao, có rất nhiều loại than hoạt tính được sản xuất từ các nguồn cacbon và các quá trình hoạt hóa khác nhau Các loại than hoạt tính không chỉ được sử dụng như một chất hấp phụ mà còn dùng để phân tách, để làm chất mang xúc tác, làm vật liệu điện cực… và nhiều ứng dụng khác Tuy nhiên, than hoạt tính bình thường có đường kính lỗ nhỏ (<20 Ao ) Vì vậy, phạm vi ứng dụng không được rộng rãi Hiện tại, người ta tìm các phương pháp chế tạo vật liệu cacbon có kích thước lỗ lớn nhằm mở rộng phạm vi ứng dụng của nó như hấp phụ các chất có kích thước phân tử lớn…

Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, nhiều loại cacbon hoạt tính có cấu trúc khác nhau đã được nghiên cứu và sản xuất như cacbon nanotube, cacbon dạng sợi, cacbon có cấu trúc mao quản trung bình (MQTB) (meso) đồng nhất, cacbon có cấu vi mao quản (micro) hay mao quản lớn (macro) Mỗi loại cacbon có cấu trúc khác nhau được ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau

Năm 1992, những nhà nghiên cứu tại Mỹ đã phát hiện ra họ vật liệu M41S – họ

vật liệu mao quản rây phân tử xốp SiO 2 với cấu trúc mao quản đồng nhất, kích thước MQTB (mesopore) Những công bố này đã gây tiếng vang lớn trên thế giới, thu hút nhiều người quan tâm đến lĩnh vực này Với cấu trúc đồng nhất có thể điều khiển được kích thước lỗ xốp, vật liệu này mở ra nhiều hướng phát triển lớn trong lĩnh vực vật liệu mao quản và ứng dụng của nó Bên cạnh vật liệu MQTB silic thì cacbon với cấu trúc MQTB cũng thu hút được nhiều sự quan tâm vì nhiều tính ưu việt hơn về độ bền nhiệt, bền hóa học… Nó có khả năng hấp phụ các phân tử kích thước lớn mà cacbon vi mao quản không hấp phụ được Ngoài ra, nó còn được sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ mới như làm điện cực, siêu tụ điện, làm pin… Chính vì vậy, nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới đã quan tâm đến quá trình tổng vật liệu này Nhiều phương pháp tổng hợp đã được thử nghiệm Trong đó tổng hợp vật liệu MQTB cacbon bằng cách sử dụng chất tạo cấu trúc là vật liệu MQTB oxit silic là phương pháp điều chế được cacbon có cấu trúc lỗ xốp đồng nhất và dễ dàng điều khiển được

1.2 Mục đích đề tài:

Mục đích của luận văn này là nghiên cứu tổng hợp vật liệu cacbon mao quản trung bình từ SiO2 được tổng hợp từ thủy tinh lỏng sử dụng axit tartaric làm chất hoạt động bề mặt

Kiểm tra tính chất hấp phụ của vật liệu mao quản trung bình tổng hợp được, so sánh với các vật liệu khác

Hạ giá thành sản phẩm cacbon mao quản trung bình nhờ sử dụng chất hoạt động

bề mặt rẻ tiền hơn Từ đó ứng dụng được nhiều hơn trong đời sống

1.3 Ý nghĩa thực tiễn:

Tìm một chất hoạt động bề mặt mới thay cho những chất hoạt động bề mặt đắt tiền để tổng hợp vật liệu mao quản trung bình SiO2

Quy trình đơn giản, dễ thực hiện, chi phí thấp

Sản phẩm thu được có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như hóa học, sinh học, môi trường…, đóng vai trò là chất hấp phụ, chất xúc tác, chất mang

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Phân loại vật liệu mao quản [2],[24]:

Đối với vật liệu mao quản rắn người ta có thể sử dụng nhiều đại lượng để đặc trưng cho cấu trúc của nó như: sự phân bố kích thước các hạt, hình dáng và kích thước các tập hợp hạt, diện tích bề mặt riêng, thể tích lỗ xốp, hình dáng mao quản, phân bố kích thước của các mao quản…

Dựa theo kích thước trung bình mao quản, vật liệu mao quản được IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) phân chia thành 3 loại sau:

- Vật liệu mao quản lớn (macropore) Đây là các vật liệu mao quản có kích thước mao quản trung bình lớn hơn 50nm: d > 50 nm

- Vật liệu mao quản trung bình (mesopore) Các vật liệu mao quản trung bình có kích thước mao quản trong phạm vi từ 2nm đến 50nm: 2nm < d < 50nm

- Vật liệu vi mao quản (micropore) Các vật liệu này có kích thước mao quản nhỏ hơn 2nm : d < 2nm

Kích thước trung bình của mao quản được xác định theo sự phân bố thể tích lỗ xốp hay bề mặt của lỗ xốp

2.2 Thông số đặc trưng của vật liệu mao quản:

2.2.1 Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ của vật liệu mao quản [2], [9]:

Khi cho một lượng khí hấp phụ trên chất rắn mao quản ở nhiệt độ nhất định, mối quan hệ giữa thể tích V khí bị hấp phụ và áp suất P được gọi là đường “đẳng nhiệt hấp phụ” Sau khi áp suất đạt đến áp suất hơi bão hòa P0, tiến hành đo các giá trị V khí hấp phụ ở các áp suất tương đối P/P0 giảm dần thì nhận được đường “đẳng nhiệt khử hấp phụ” Đường đẳng nhiệt hấp phụ và khử hấp phụ thường không trùng nhau và hình dạng của các đường này phụ thuộc vào bản chất và hình dáng của mao quản

Hình 2.1 Các kiểu đường đẳng nhiệt hấp phụ theo phân loại của IUPAC

Đường đẳng nhiệt kiểu I tương ứng vật liệu vi mao quản hay không mao quản Đường II, III tương ứng vật liệu mao quản lớn Đường kiểu IV và V đặc trưng cho vật liệu mao quản trung bình Với các vật liệu mao quản trung bình, đường hấp phụ và khử hấp phụ không trùng nhau và thường có “hiện tượng trễ” do áp suất mao quản đã cản trở sự khử hấp phụ của hơi ngưng đúng bằng áp suất hấp phụ Ap suất tương đối P/P0 của quá trình khử hấp phụ thường nhỏ hơn áp suất tương đối P/P0 của quá trình hấp phụ

2.2.2 Diện tích bề mặt riêng [2], [9]:

Phương pháp phổ biến nhất để xác định diện tích bề mặt riêng của vật liệu mao quản là sử dụng phương trình đẳng nhiệt BET (Brunauer – Emmett – Teller)

C.x) x x)(1 (1

.C.x V

Vm – thể tích của một lớp hấp phụ đơn phân tử chất bị hấp phụ

C – hằng số năng lượng BET

Phương trình BET được ứng dụng trong thực tế ở dạng sau:

0 m m

1)P

(C C V

1 P) V(P

Từ phương trình (1.2) dựng đồ thị để xác định được các thông số Vm và C Bề

mặt riêng theo BET được xác định bằng công thức:

Với  - tiết diện ngang của một phân tử khí bị hấp phụ chiếm chỗ trên bề mặt vật

rắn Nếu chất hấp phụ là N2 thì  = 0,162nm2

2.2.3 Tổng thể tích lỗ xốp [9], [12]:

Phương pháp đơn giản để đo tổng thể tích lỗ xốp là dùng một chất lỏng đã biết

khối lượng riêng tẩm đầy các lỗ xốp của vật liệu, từ khối lượng chất lỏng được tẩm

này người ta có thể tính được thể tích lỗ xốp của vật liệu Chất lỏng được dùng có thể

là nước hay các hydrocacbon Tuy nhiên phương pháp này gặp sai số khoảng vài phần

trăm

Một phương pháp chính xác hơn để xác định tổng thể tích lỗ xốp là phương pháp

Hg-He Dùng một vật chứa có thể tích V(cm3) chứa đầy W(g) khối lượng vật liệu xốp

cần xác định thể tích lỗ xốp Sau khi rút chân không, người ta sẽ đưa khí He hoặc Hg

vào vật chứa V Vì Hg hay He không bị hấp phụ vào các lỗ xốp ở điều kiện thường

nên thể tích Hg hay He chính là thể tích V’(cm3) – thể tích khoảng không gian giữa

các hạt xốp trong vật chứa V Nếu biết được khối lượng riêng thật của vật liệu xốp T

sẽ xác định được thể tích lỗ xốp Vg theo biểu thức sau:

)'

Tổng thể tích lỗ xốp cũng có thể được xác định bằng phương pháp đo lượng hơi

hấp phụ tại áp suất tương đối P/P0 đủ lớn để tất cả các mao quản có thể hấp phụ đầy

các hơi ngưng

2.2.4 Sự phân bố kích thước mao quản [2], [9]:

Cấu trúc lỗ xốp của vật liệu mao quản rất phức tạp Đối với vật liệu mao quản có

kích thước gần giống nhau thì kích thước mao quản có thể tính bằng công thức:

Trong đó: r - bán kính trung bình của mao quản

Vg – thể tích lỗ xốp của 1 gam vật liệu mao quản

Sg - diện tích bề mặt mao quản của 1 gam vật liệu mao quản

n – thừa số hình dạng của mao quản, đối với mao quản hình trụ n = 0,5

Nếu kích thước mao quản thay đổi khác nhau nhiều thì không thể dùng bán kính

trung bình để đặc trưng cho kích thước mao quản mà phải dùng đường phân bố kích

thước mao quản theo thể tích hay diện tích

Một trong những phương pháp được dùng phổ biến để xác định sự phân bố kích

thước mao quản là sử dụng phương pháp hấp phụ nitơ Tại áp suất P/P0, nitơ bị hấp

phụ một lớp có bề dày t trong thành mao quản, bán kính mao quản được xác định bằng

V P

0



Trong đó: P/P0 – áp suất tương đối của quá trình hấp phụ

 – sức căng bề mặt của chất lỏng ngưng tụ

Vm – Thể tích mol của chất lỏng ngưng tụ

 – Góc dính ướt, với N2 cos = 1

2.3 Một số phương pháp điều khiển cấu trúc mao quản của cacbon hoạt tính:

Các loại vật liệu cacbon hoạt tính với diện tích bề mặt riêng lớn và cấu trúc mao quản gồm các vi mao quản, các mao quản trung bình… cho phép các vật liệu này ứng

dụng hấp phụ một lượng lớn cũng như nhiều loại chất lỏng, khí khác nhau Chính vì

đặc tính này mà cacbon hoạt tính đã được sử dụng từ hàng ngàn năm nay và ngày nay

nó là một chất hấp phụ quan trọng trong công nghiệp và đời sống Cấu trúc mao quản

và bề mặt riêng lớn của cacbon hoạt tính được hình thành nhờ các quá trình xử lý hoạt hóa cacbon bằng phương pháp vật lý hay hóa học Tuy nhiên, cấu trúc cacbon ban đầu phức tạp nên các phương pháp hoạt hóa trước đây chỉ cho phép tạo được cacbon hoạt

tính với cấu trúc mao quản phức tạp mà không điều khiển được [22] Ngày nay, do nhu

cầu phát triển khoa học kỹ thuật đòi hỏi những vật liệu cacbon có cấu trúc mao quản đồng nhất và điều khiển được theo mong muốn, vì vậy có rất nhiều nghiên cứu trên thế giới để tìm ra các phương pháp điều chế cacbon mao quản với cấu trúc điều khiển được

2.3.1 Điều khiển cấu trúc vi mao quản trong cacbon hoạt tính:

Hầu hết các nghiên cứu nhằm điều khiển được cấu trúc vi mao quản trong cacbon đều nhằm tạo thành các sản phẩm rây phân tử cacbon MSC (molecular sieving carbon) Đó là cacbon xốp có chứa các lỗ xốp đồng nhất đường kính khoảng vài Å

Cấu trúc lỗ đồng nhất của MSC có thể phân tách được các phân tử khác nhau dựa vào hình dạng hay kích thước của nó vì vậy MSC được gọi là rây phân tử Các loại MSC

có thể ở dạng bột, dạng hạt, dạng sợi hay là dạng màng [22]

Trước đây, zeolite đã được biết đến là một loại vật liệu rây phân tử với cấu trúc

lỗ xốp ba chiều So với zeolite thì MSC có nhiều tính ưu việt hơn như có tính chọn lọc tốt đối với phân tử, kị nước, bền nhiệt và bền ăn mòn hóa học…[22] Vì vậy, MSC có thể được sử dụng trong các lĩnh vực mà zeolite không sử dụng được Tuy nhiên MSC vẫn chưa được đưa vào ứng dụng rộng rãi như zeolite vì quá trình hình thành lỗ xốp của MSC chưa được nghiên cứu một cách rõ ràng và với kỹ thuật hiện nay chưa tổng hợp được MSC có kích thước chính xác như zeolite Đây cũng chính là vấn đề quan trọng nhất: điều khiển được cấu trúc lỗ MSC như mong muốn [22]

Có hai phương pháp để tổng hợp MSC [22]:

- Nhiệt phân các tiền chất cacbon

- Sửa đổi cấu trúc lỗ xốp của các loại cacbon xốp thích hợp

2.3.1.1 Nhiệt phân các tiền chất cacbon [22]:

Nguyên tắc của phương pháp này là nhiệt phân các tiền chất cacbon như than hay các chất hữu cơ đã biết rõ cấu trúc cùng với một phụ gia làm tác nhân thay đổi cấu trúc

lỗ xốp

Miura và các đồng sự đã cacbon hóa hỗn hợp than Baiduri (Indonesia) và một lượng nhựa đường (hắc ín) ở 9000C Đường cong phân bố thể tích lỗ xốp của cacbon sản phẩm sẽ phụ thuộc vào lượng nhựa đường thêm vào Khi tăng lượng nhựa đường thêm vào thì đường kính của lỗ xốp sẽ giảm từ 0,43 nm đến 0,37 nm trong khi tổng thể tích lỗ xốp vi mao quản không thay đổi Như vậy phương pháp này cho phép điều khiển được lỗ xốp của cacbon vi mao quản chính xác vài Å trong phạm vi đường kính 0,37 - 0,43 Å

Hình 2.2 Đường phân bố thể tích lỗ xốp của MSC phụ thuộc lượng nhựa đường

thêm vào than Baiduri

Cacbon đi từ nhựa trao đổi với các kim loại có hóa trị hai hay ba (Cu, Zn, Ni…)

có tổng thể tích lỗ xốp vi mao quản lớn hơn so với cacbon đi từ nhựa trao đổi với kim loại hóa trị một (H, Na, K) Đường kính lỗ xốp của cacbon thay đổi từ 0,38 đến 0,45nm và phụ thuộc vào loại cation kim loại Như vậy, kích thước lỗ xốp vi mao quản của cacbon có thể điều chỉnh theo mong muốn bằng cách thay đổi loại cation dùng trao đổi với tiền chất cacbon

Trong các nhựa trao đổi kim loại đa hóa trị thì các nhóm -SO3M bị phân hủy ở nhiệt độ cao hơn nhiều so với nhóm –SO3H Do đó, các mẫu cacbon từ nhựa trao đổi

đa kim loại vẫn còn một lượng lớn S trong mẫu tồn tại dưới dạng sunfua kim loại Chính những sunfua kim loại này đóng vai trò như các cột chống giữa các lớp cacbon

và ngăn cản sự co sụp lỗ vi mao quản trong suốt quá trình cacbon hóa

Đối với nhựa không trao đổi ion, khi cacbon hóa các nhóm axit –SO3H bị phân hủy hoàn toàn khoảng 3500C để lại các chuỗi polystyrene, vì vậy khi xử lý nhiệt giữa các lớp cacbon dễ bị co lại và các lỗ xốp vi mao quản bị mất Đối với nhựa trao đổi

Zn, khi cacbon hóa thì ZnS được tạo thành và đóng vai trò là cột chống bảo vệ các lỗ

vi mao quản không bị phá hủy khi xử lý nhiệt

Đây là phương pháp tổng hợp MSC được quan tâm nhiều, bởi vì các nhựa trao đổi ion thải sẽ được tận dụng để tổng hợp MSC đồng thời giải quyết được vấn đề môi trường

Hình 2.3 Mô hình quá trình cacbon hóa nhựa phenol và nhựa phenol trao đổi

cation Zn khi điều chế MSC

2.3.1.2 Thay đổi cấu trúc các lỗ xốp trong cacbon [22]:

Nguyên tắc của phương pháp này là sửa đổi lại cấu trúc lỗ của các loại cacbon xốp đã có sẵn Một số hợp chất hữu cơ được cho hấp phụ vào lỗ xốp của cacbon xốp, sau đó tiến hành phân hủy các chất này để lại cacbon kết tụ bên trong lỗ xốp của nền cacbon cũ Kết quả là các lỗ xốp của cacbon sẽ thay đổi

Kawabuchi đã thay đổi cấu trúc lỗ xốp trong cacbon hoạt tính dạng sợi (actived carbon fiber - ACF) bằng cách cho hấp phụ hơi benzen và cacbon hóa nó ở các nhiệt

độ khác nhau để thu được MSC Sự tăng khối lượng của ACF trong suốt quá trình cacbon hóa benzen trên nó được xem xét trên hình 2.4

Dưới 6000C không có sự tăng khối lượng của ACF, bắt đầu từ 7000C, 8000C mới

có sự tăng khối lượng của ACF Sự tăng khối lượng của ACF diễn ra trong một thời gian nhất định rồi giữ nguyên không đổi Nhiệt độ càng cao thì thời gian để đạt khối

lượng không đổi sẽ giảm dần Ở 9000C, khối lượng của ACF trong quá trình nhiệt phân benzen trên nó cứ tăng dần chứ không tăng đến một khối lượng nhất định

Hình 2.4 Sự thay đổi khối lượng của mẫu cacbon hoạt tính dạng sợi (ACF)

khi cacbon hóa benzen trên (ACF)

Như vậy, ở nhiệt độ thấp khoảng 700 - 8000C sự kết tụ C do nhiệt phân benzen sẽ chủ yếu xảy ra ở bên trong lỗ xốp Khi kích thước lỗ xốp bị giảm dần đến khoảng 0,37nm thì lỗ xốp quá nhỏ không thể hấp phụ phân tử benzen được nữa nên quá trình kết tụ C trong lỗ xốp kết thúc dẫn đến khối lượng mẫu cacbon không thay đổi nữa Đối với quá trình nhiệt phân benzen trên ACF ở 9000C thì sự hấp phụ benzen và phân hủy xảy ra nhanh nên C kết tụ chủ yếu là ở phía ngoài lỗ xốp, vì vậy không tạo được MSC

và khối lượng mẫu cứ tiếp tục tăng dần theo thời gian (hình 2.5)

2.3.1.3 Ứng dụng của cacbon vi mao quản [22]:

Cacbon vi mao quản được sử dụng làm chất mang xúc tác và dùng để phân tách các phân tử khí có kích thước nhỏ hay hấp phụ các phân tử khí đó Tuy nhiên đối với các phân tử có kích thước lớn hơn thì không thể sử dụng cacbon vi mao quản hấp phụ

Sơ đồ 1: t0 < 8000C Sơ đồ 2: t0 > 9000C

Hình 2.5 Cơ chế quá trình cacbon hóa benzen trên than hoạt tính sợi (ACF)

2.3.2 Điều khiển cấu trúc mao quản trung bình trong cacbon hoạt tính:

2.3.2.1 Hoạt hóa bằng xúc tác [22]:

Đây là phương pháp phổ biến nhất được sử dụng để tổng hợp cabon có lỗ xốp trung bình Trong phương pháp này, một số chất đóng vai trò chất hoạt hóa được đưa thêm vào các tiền chất cacbon và tiến hành cacbon hóa trong môi trường CO2 hay hơi nước Các chất có khả năng hoạt hóa tạo cấu trúc lỗ xốp trung bình cacbon có thể là kim loại chuyển tiếp (Fe, Ni), có thể là muối photphat, axit boric hay oxit TiO2 hay là các hợp chất hữu cơ của các kim loại đất hiếm như Y(acac)3 (Y acetylacetonate) hoặc Ln(C2H5)3 (với Y: Ln, Sm, Tb, Yb, Lu)

Đây là phương pháp điều chế cacbon mao quản trung bình phổ biến vì về mặt kỹ thuật thì phương pháp này giống như các phương pháp điều chế than hoạt tính truyền thống trước đây Tuy nhiên nó có một số hạn chế nhất định Cơ chế hình thành cấu

trúc mao quản trung bình khi sử dụng các chất xúc tác thì chưa được giải thích và hiểu một cách rõ ràng nên khó có thể điều khiển cấu trúc lỗ xốp theo mong muốn Với phương pháp này chỉ tổng hợp được cacbon hoạt tính có tỉ lệ cấu trúc lỗ mao quản trung bình tương đối lớn, không hoàn toàn đồng nhất Mặt khác, sản phẩm cacbon thu được có lẫn các kim loại do đó có nhiều hạn chế trong quá trình ứng dụng

2.3.2.2 Cacbon hóa hỗn hợp polyme:

Ozaki [22] đã đưa ra phương pháp cacbon hóa hỗn hợp polime để tổng hợp cacbon mao quản trung bình được minh họa ở hình 2.6

Hình 2.6 Sơ đồ quá trình cacbon hóa hỗn hợp polime hình thành cacbon có cấu trúc

mao quản trung bình Nguyên tắc của phương pháp cacbon hóa hỗn hợp polime là tiến hành cacbon hóa hỗn hợp gồm hai polime có tính chất chịu nhiệt khác nhau Ở cùng nhiệt độ cacbon hóa, một loại polime bị nhiệt phân hoàn toàn thành các sản phẩm khí, còn một polime chỉ bị cacbon hóa Khuấy trộn hai polime này với nhau để tạo được một hỗn hợp với sự phân chia pha giữa hai polime Sự tương tác của hai polime trong hỗn hợp

sẽ khác nhau tùy thuộc vào hình thái học, tính chất và tỉ lệ của hai polime đó Cacbon hóa hỗn hợp polime này, polime không bền nhiệt (pyrolyzing polymer) sẽ bị phân hủy

để lại cấu trúc lỗ trong mạng cacbon hình thành từ polime bền nhiệt (carbonizing polymer) Kích thước lỗ xốp được quyết định bởi kích thước các pha của polime không bền nhiệt phân bố trong polime thứ hai Chính vì vậy có thể điều khiển cấu trúc

lỗ bằng cách chọn lựa polime thích hợp cũng như thay đổi tỉ lệ giữa hai polime

Phương pháp cacbon hóa hỗn hợp polime có thể điều chế các loại cacbon với kích thước, hình dạng lỗ xốp thay đổi trong phạm vi lớn Điều thuận lợi hơn so với các phương pháp khác là trong phương pháp này không đòi hỏi quá trình hoạt hóa, như vậy sẽ giảm bớt chi phí cũng như đơn giản hơn về mặt công nghệ Ngoài ra phương pháp cacbon hóa hỗn hợp polime cũng có thể được dùng để tổng hợp cacbon có cấu trúc lỗ macro Chính vì vậy, phương pháp này có nhiều tiềm năng để đưa vào áp dụng

trong thực tế [22]

2.3.2.3 Cacbon hóa các gel hữu cơ [22]:

Nguyên tắc của phương pháp này là tiến hành cacbon hóa các gel hữu cơ được tạo thành nhờ phản ứng sol-gel sẽ thu được cacbon xốp

Cấu trúc lỗ xốp của cacbon cũng chính là cấu trúc mạng lưới của các gel hữu cơ không bị phá vỡ sau khi cacbon hóa Kích thước lỗ xốp có thể điều chỉnh được nhờ vào sự thay đổi tỉ lệ của các chất như tỉ lệ R – nước, thay đổi điều kiện gel hóa, chất xúc tác…

2.3.2.4 Sử dụng chất tạo cấu trúc:

Phương pháp sử dụng chất tạo cấu trúc để tổng hợp cacbon xốp là quá trình cacbon hóa một hợp chất hữu cơ (thường ở dạng polime) trong không gian nano của một chất vô cơ (chất tạo cấu trúc) Sau đó loại bỏ chất tạo cấu trúc để thu được cacbon

* Sử dụng trực tiếp chất tạo cấu trúc (template) vô cơ là SiO 2 hay các tiền chất silic

Nguyên tắc của phương pháp này là tạo composite giữa tiền chất vô cơ sử dụng làm chất tạo cấu trúc (SiO2) và tiền chất cacbon bằng phương pháp sol-gel Chất tạo cấu trúc được dùng trong phương pháp này là oxit silic, do đó tiền chất silic có thể sử dụng để tạo composite là silic hữu cơ như tetraethoxy silane (TEOS) hay thủy tinh lỏng (Na2SiO3) Cấu trúc của SiO2 trong hỗn hợp composite silic-cacbon sẽ phụ thuộc vào điều kiện phản ứng sol-gel Composite này được xử lý nhiệt để quá trình cacbon hóa các chất hữu cơ xảy ra, sau đó loại bỏ khung SiO2 trong composite sẽ để lại cacbon có cấu trúc lỗ xốp phản ánh cấu trúc của khung SiO2 vừa loại bỏ Tùy thuộc vào các tiền chất silic, cacbon sử dụng và điều kiện phản ứng sol-gel mà sản phẩm cacbon sẽ có cấu trúc lỗ xốp thay đổi [22]

* Sử dụng chất tạo cấu trúc là vật liệu mao quản trung bình đồng nhất SiO 2

Vật liệu mao quản trung bình đồng nhất oxit silic là vật liệu có cấu trúc mao quản

có độ trật tự cao và kích thước mao quản đồng đều Họ vật liệu này được tổng hợp bằng cách thủy phân các tiền chất silic như thủy tinh lỏng với sự có mặt của các chất hoạt động bề mặt làm chất tạo cấu trúc trực tiếp

Nguyên tắc của phương pháp này là đưa tiền chất cacbon vào các mao quản của SiO2, sau đó loại bỏ khung SiO2 bằng HF Cấu trúc mao quản cacbon thu được chính

là dẫn xuất của các khung SiO2 đã bị hòa tan

Trong các phương pháp tổng hợp cacbon mao quản trung bình thì phương pháp

sử dụng chất tạo cấu trúc đặc biệt với oxit silic mao quản trung bình sẽ cho cấu trúc mao quản của cacbon có độ đồng nhất cao

2.4 Tổng hợp cacbon mao quản trung bình có cấu trúc đồng nhất bằng phương pháp sử dụng chất tạo cấu trúc là oxit silic mao quản trung bình

2.4.1 Các giai đoạn trong quá trình tổng hợp cacbon mao quản trung bình

Qui trình tổng hợp cacbon mao quản trung bình với chất tạo cấu trúc SiO2 gồm

các giai đoạn chính [11], [12], [11], [12]

- Tổng hợp vật liệu oxit silic có cấu trúc mao quản trung bình (mesoporous silic) làm chất tạo cấu trúc (template)

- Tẩm tiền chất cacbon lên chất tạo cấu trúc

- Polimer hóa tiền chất cacbon trên chất tạo cấu trúc

- Xử lý nhiệt để cacbon hóa tiền chất carbon

- Loại bỏ chất tạo cấu trúc để thu được cacbon có cấu trúc xốp

2.4.1.1 Tẩm tiền chất cacbon lên chất tạo cấu trúc

Tiền chất cacbon sẽ được đưa lên chất tạo cấu trúc bằng những kỹ thuật khác nhau Các tiền chất cacbon sử dụng thường là các polime hoặc các chất có khả năng

polime hóa với nhau [11] Có hai phương pháp để tẩm tiền chất cacbon [13]:

- Tẩm tiền chất cacbon từ chất khí (kết tủa hơi hóa học): tiền chất cacbon sử dụng

là các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi Các hơi hữu cơ trong quá trình xử lý ở nhiệt độ cao

sẽ bị nhiệt phân và kết tủa cacbon lại trên chất tạo cấu trúc

- Tẩm tiền chất cacbon từ dung dịch: các tiền chất cacbon được sử dụng ở dạng dung dịch như sucrose, furfuryl alcohol, nhựa phenol…Tiền chất cacbon dạng dung dịch được tẩm lên chất tạo cấu trúc rắn, sau đó được sấy khô

2.4.1.2 Polime hóa tiền chất cacbon trên chất tạo cấu trúc

Tùy thuộc vào phương pháp tẩm tiền chất cacbon lên chất tạo cấu trúc mà quá trình polime hóa sẽ khác nhau Thông thường quá trình polime hóa tiền chất cacbon và quá trình tẩm nó lên chất tạo cấu trúc không tách rời mà là hai quá trình diễn ra đồng thời Các quá trình polime hóa này thường diễn ra ở nhiệt độ cao (khoảng 80 -1600C)

và có các chất làm xúc tác cho quá trình Do đó trong quá trình tẩm cacbon lên chất tạo cấu trúc thường thêm vào một số chất để làm xúc tác cho quá trình polime hóa nó trên chất tạo cấu trúc [11], [21]

Chất xúc tác cho quá trình polime hóa được sử dụng phụ thuộc vào tiền chất cacbon và phương pháp tẩm Ví dụ nếu tiền chất cacbon sử dụng là furfuryl alcohol thì

chất xúc tác cho quá trình polime hóa là axit para toluensulfonic [10], [11] Còn sử

dụng tiền chất cacbon là đường sucrose thì phải sử dụng thêm H2SO4 làm chất xúc tác

[21]

2.4.1.3 Cacbon hóa tiền chất cacbon [10], [11], [13], [21]:

Trong giai đoạn này, hỗn hợp tiền chất cacbon- template (SiO2) được nung ở nhiệt độ cao trong môi trường khí trơ để tiền chất cacbon bị cacbon hóa hoàn toàn Sản phẩm thu được sau quá trình cacbon hóa là composite C-SiO2 Tùy thuộc vào tiền chất cacbon sử dụng mà nhiệt độ cacbon hóa sẽ khác nhau, nhưng thông thường nhiệt độ cacbon hóa trên 7000C Trong quá trình cacbon hóa, tốc độ nâng nhiệt phải từ từ, tránh quá trình tăng nhiệt đột ngột gây xốc nhiệt và có thể làm phá vỡ mạng lưới cấu trúc của cacbon trên chất tạo cấu trúc

2.4.1.4 Loại bỏ chất tạo cấu trúc

Giai đoạn sau cùng để thu được sản phẩm cacbon là quá trình loại bỏ template Template sử dụng ở đây là các mesoporous silic (SiO2) nên chỉ có thể sử dụng HF hay NaOH để hòa tan SiO2 [10], [14], [20] Sau khi hòa tan SiO2, lọc rửa cabon và sấy khô

để thu được sản phẩm cacbon có cấu trúc mao quản trung bình

Trong quá trình loại bỏ template cũng phải chú ý đến điều kiện phản ứng, lọc rửa

để tránh các chất khác hấp phụ trên cacbon và làm giảm các diện tích bề mặt cũng như

khả năng hấp phụ của sản phẩm [21]

2.4.2 Cơ chế hình thành cấu trúc mao quản trung bình của cacbon

2.4.2.1 Các cách tẩm cacbon vào mao quản của chất tạo cấu trúc oxit silic

Cấu trúc mao quản của cacbon được tạo thành phụ thuộc vào chất tạo cấu trúc và

tính chất của tiền chất cacbon [11] Tiền chất cacbon sẽ được tẩm vào các lỗ xốp mao

quản của chất tạo cấu trúc Phụ thuộc tính chất của các tiền chất, cũng như lượng chất hữu cơ, điều kiện quá trình tẩm mà tiền chất cacbon được đưa vào mao quản của chất tạo cấu trúc theo những cách thức khác nhau Chính vì vậy, sau khi loại bỏ chất tạo cấu trúc, khung cacbon thu được sẽ có cấu trúc khác nhau

Theo R.Ryoo và đồng sự đã đề nghị có cách thức tẩm cacbon vào lỗ xốp của chất tạo cấu trúc:

Cách (1): Cacbon sẽ được tẩm đầy mao quản của chất tạo cấu trúc SiO2

Cách (2): Cacbon được kết tủa bám thành lớp phía bên trong tường SiO2 của mao quản

Hình 2.7 Hai cách tẩm cacbon vào mao quản của SiO2 Theo hai cách thức tẩm cacbon trên sẽ thu được hai loại cacbon khác nhau: dạng

que (rod) hay dạng ống (tube) phụ thuộc vào điều kiện tổng hợp [12] Một số nghiên

cứu thực nghiệm cho thấy rằng có một số loại vật liệu mao quản silic như SBA -15 , MCM -48… thì quá trình tẩm cacbon có thể theo cách thứ nhất nghĩa là có thể tạo ra cacbon dạng ống Tuy nhiên, loại cacbon dạng ống (tẩm cacbon theo cách 2) khó được

tạo thành Bởi vì quá trình hấp phụ một lớp tiền chất cacbon lên tường SiO2 rất khó thực hiện do quá trình ngưng tụ mao quản hoặc do hiện tượng hấp phụ đầy lỗ xốp sẽ tiếp tục xảy ra trong quá trình polime hóa hay cacbon hóa

2.4.2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình tẩm đường sucrose lên chất tạo cấu trúc

Theo Sang Hoon Joo [21], để tẩm đường vào trong lỗ mao quản của oxit silic cần phải có mặt của chất xúc tác là axit H2SO4 Điều này được giải thích dựa vào tính chất của tiền chất cacbon và chất tạo cấu trúc silic Chất tạo cấu trúc oxit silic mao quản trung bình là vật liệu có tính axit yếu nên khả năng tương tác với nước cũng kém

[24] Trong khi đường sucrose có cấu tạo với nhiều nhóm OH- là chất có tương tác với nước rất mạnh Như vậy tính chất của đường và của chất tạo cấu trúc khác nhau Vì vậy, nếu trong quá trình sấy dung dịch đường với chất tạo cấu trúc mà không có

H2SO4 thì đường sẽ nằm phần lớn ở bên ngoài lỗ xốp của chất tạo cấu trúc mà không

Cách 1

Cách 2

Loại SiO 2

Loại SiO 2

vào trong lỗ xốp được [21].Tác giả cho rằng với sự có mặt của H2SO4, đường sucrose

bị thủy phân thành glucose và fructose, có kích thước phân tử nhỏ hơn và tính ưa nước kém hơn Do đó, đường dễ dàng đi vào cấu trúc lỗ xốp của oxit silic đồng thời với quá trình cacbon hóa và polime hóa Tuy nhiên, nếu lượng H2SO4 quá nhiều cũng gây cản trở đối với quá trình tẩm cacbon Lượng H2SO4 thừa sẽ chiếm một phần thể tích xốp của chất tạo cấu trúc nên làm giảm thể tích lỗ xốp thực do đó một phần cacbon sẽ bị

nhiệt phân ở ngoài lỗ xốp [21] Mặt khác lượng H2SO4 nhiều sẽ làm tăng nhanh tốc độ phân hủy của đường sucrose, vì vậy đường chưa được tẩm vào lỗ xốp đã bị phân hủy bên ngoài tạo thành các loại cacbon không xốp

Theo tác giả, tỉ lệ H2SO4 và đường tốt nhất cho quá trình tẩm là 0,11g H2SO4/1g

đường.[21]

Hình 2.8.Kết quả XRD của cacbon được tổng hợp với lượng H2SO4 khác nhau

trên 1 g đường

Hình 2.9 Cơ chế hình thành vật liệu cacbon mao quản trung bình

- Cacbon mao quản trung bình còn có thể sử dụng như một chất xúc tác, chất mang xúc tác trong các phản ứng hóa học, hay chất chứa H2

- Trong lĩnh vực điện, cacbon mao quản trung bình được sử dụng làm các siêu tụ điện kép, hay các điện cực trong hệ thống pin có năng lượng cao vì cacbon mao quản trung bình có diện tích bề mặt lớn và độ dẫn điện cao

Với những tiềm năng ứng dụng rộng rãi và đặc tính bền nhiệt, bền hóa học…, cacbon mao quản trung bình đồng nhất đã và đang thu hút nhiều sự quan tâm của các nhà khoa học vật liệu Trong các phương pháp có thể điều chế cacbon mao quản trung