Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2025

Идентификатор DOI: 10.15372/KhUR2025677

Ключевые слова: pyrolysis, fir bark, zinc chloride, porosity, specific capacity, pyrolysis liquid, пиролиз, кора пихты, хлорид цинка, пористость, удельная емкость, пиролизная жидкость

Аннотация: Исследовано влияние ZnCl₂ на состав, структуру пиролизной жидкости и твердого продукта пиролиза, а также на электрохимические свойства карбонизата, которые получены в процессе пиролиза коры пихты. Установлено, что деструкция смеси коры пихты с ZnCl₂ начинает протекать при более низких температурах и с меньшими скоростями потери массы, чем деструкция коры пихты без ZnCl₂, и приводит к получению высокопористого композита ZnO/С с удельной поверхностью до 770 м2/г. Как показали вольт-амперные измерения образцов, композит ZnO/С имеет удельную емкость 394 Ф/г, что позволяет использовать его при создании суперконденсаторов. Выявлено, что динамика накопления заряда существенно зависит от скорости развертки потенциала и удельная емкость заметно падает с ее ростом. Предполагается, что накопление ионов происходит по доступной для ионов поверхности, при этом величина доступной поверхности уменьшается с повышением скорости сканирования ввиду диффузионных ограничений. С помощью метода газовой хроматографии с масс-спектрометрическим детектированием определен состав пиролизной жидкости из исходной коры пихты и смеси коры с ZnCl₂, показавший в первом варианте более сложный состав пиролизата с высоким содержанием гомологов фенола и гваякола, карбоновых кислот и их эфиров. При использовании смеси коры пихты с ZnCl₂ в составе пиролизной жидкости содержатся в основном карбоновые кислоты с преобладанием гекса- и гептадекановой кислот и практически отсутствуют гомологи фенола и гваякола. Предполагается, что ZnCl₂ как катализатор льюисовского кислотного типа способствует образованию ионов карбония и синтезу более устойчивых высокомолекулярных продуктов. The effect of ZnCl₂ on the composition of pyrolysis liquid and the solid pyrolysis product, as well as on the electrochemical properties of the carbonisate obtained during pyrolysis of fir bark was studied. It has been found that destruction starts in the mixture of fir bark with ZnCl₂ at lower temperatures and with lower rates of mass loss than the destruction of fir bark without ZnCl2, and leads to the formation of a highly porous ZnO/C composite with the specific surface area of up to 770 m2/g. Current-voltage measurements of the samples have shown that the ZnO/C composite has a specific capacitance of 394 F/g, which allows using it for making supercapacitors. The charge accumulation dynamics was revealed to be significantly dependent on the potential scanning rate, and specific capacitance noticeably decreases with its increase. Ion accumulation is assumed to proceed over the surface accessible for ions, and the accessible surface area decreases with an increase in scanning rate because of diffusion-related limitations. The composition of the pyrolysis liquid from initial fir bark and a mixture of fir bark with ZnCl₂ was determined using gas chromatography with mass spectrometric detection, which showed a more complex composition of the pyrolysate for the former case, with a high content of phenol and guaiacol homologues, carboxylic acids and their esters. When using a mixture of fir bark with ZnCl₂, the pyrolysis liquid contains mainly carboxylic acids, predominantly hexa- and heptadecanoic acids, while the homologues of phenol and guaiacol are almost completely absent. It is assumed that ZnCl₂ as a catalyst of Lewis acid type promotes the formation of carbonium ions and the synthesis of more stable high-molecular products.

Журнал: Химия в интересах устойчивого развития

Выпуск журнала: Т. 33, № 4

Номера страниц: 510-518

ISSN журнала: 08698538

Место издания: Новосибирск

Издатель: Сибирское отделение РАН, Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН

• Цыганова Светлана Ивановна (Красноярский научный центр СО РАН, Институт химии и химической технологии СО РАН)
• Скрипников Андрей Михайлович (Красноярский научный центр СО РАН, Институт химии и химической технологии СО РАН)
• Романченко Александр Сергеевич (Красноярский научный центр СО РАН, Институт химии и химической технологии СО РАН)
• Таран Оксана Павловна (Красноярский научный центр СО РАН, Институт химии и химической технологии СО РАН)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)