Grafitický nitrid uhlíku s řízenou hodnotou specifického povrchu

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989100%3A27360%2F24%3A10255461" target="_blank" >RIV/61989100:27360/24:10255461 - isvavai.cz</a>

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Grafitický nitrid uhlíku s řízenou hodnotou specifického povrchu

Popis výsledku v původním jazyce

Předložený výsledek představuje řešení přípravy grafitického nitridu uhlíku (g-C3N4) s vysokým specifickým povrchem pomocí jeho tepelné exfoliace. Tento proces zahrnuje tepelnou exfoliaci g-C3N4 při různých teplotách s různě dlouhou dobou výdrže, což umožňuje přesnou kontrolu nad konečnými vlastnostmi materiálu, zejména jeho specifickým povrchem. Nejprve se objemový g-C3N4 připraví obvyklým způsobem, často pyrolýzou prekurzorů bohatých na dusík, jako je melamin. Tento výchozí materiál má obvykle omezený specifický povrch kvůli své kompaktní struktuře. Tepelná exfoliace pak zahrnuje vystavení tohoto materiálu vysokým teplotám po různou dobu na vzduchu, které vede k expanzi vrstevnaté struktury, což následně zvyšuje specifický povrch. Doba výdrže při dané teplotě je klíčovým parametrem, který ovlivňuje výsledek exfoliace. Výsledkem tohoto procesu je grafitický nitrid uhlíku s vysokým specifickým povrchem, což z něj činí atraktivní materiál pro širokou škálu aplikací, včetně katalýzy, senzorů a elektrochemických zařízení. Novost řešení spočívá v jednoduchosti, časové nenáročnosti přípravy a možnosti řízení hodnoty specifického povrchu takto připravených tepelně exfoliovaných g-C3N4.

Název v anglickém jazyce

Graphitic carbon nitride with controlled specific surface area

Popis výsledku anglicky

The presented result represents a solution for preparing graphitic carbon nitride (g-C3N4) with a high specific surface area through its thermal exfoliation. This process involves the thermal exfoliation of g-C3N4 at different temperatures with varying durations, which allows precise control over the final properties of the material, especially its specific surface area. First, bulk g-C3N4 is prepared using a conventional method, often through the pyrolysis of nitrogen-rich precursors such as melamine. This starting material typically has a limited specific surface area due to its compact structure. Thermal exfoliation then involves exposing this material to high temperatures for varying durations in air, which leads to the expansion of its layered structure, thereby increasing the specific surface area. The duration at a given temperature is a key parameter influencing the outcome of the exfoliation. The result of this process is graphitic carbon nitride with a high specific surface area, making it an attractive material for a wide range of applications, including catalysis, sensors, and electrochemical devices. The novelty of the solution lies in the simplicity, time-efficiency of the preparation, and the ability to control the specific surface area of the thermally exfoliated g-C3N4 in this manner.

Druh

G_funk - Funkční vzorek

CEP obor

—

OECD FORD obor

21001 - Nano-materials (production and properties)

Projekt

<a href="/cs/project/EH22_008%2F0004631" target="_blank" >EH22_008/0004631: Materiály a technologie pro udržitelný rozvoj</a><br>

Návaznosti

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Rok uplatnění

2024

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Interní identifikační kód produktu

030 /03-09-2024_F

Číselná identifikace

030 /03-09-2024_F

Technické parametry

Objemový g-C3N4 byl připraven zahříváním 10 g melaminu při teplotě 550 °C po dobu 4 h, s rychlostí ohřevu 3 °C min-1 v keramickém kelímku s víčkem (průměr 5 cm, 30 ml). Kelímek byl ihned po ukončení ohřevu vytažen z pece a ochlazen na pokojovou teplotu a poté rozemlet v achátové třecí misce na jemný prášek. Tepelná exfoliace g-C3N4 byla provedena zahřátím 0,25 g objemového g-C3N4 rozprostřeného v tenké vrstvě na keramické misce (průměr 8 cm, 50 ml) při různých teplotách a době výdrže na těchto teplotách. Keramická miska byla ihned po uplynutí doby ohřevu vytažena z pece a ochlazena na pokojovou teplotu. Celkem bylo připraveno 10 variant tepelně exfoliovaných g-C3N4. Varianty jsou obecně označeny X-Y. Kdy X značí teplotu exfoliace ve stupních celsia a Y značí dobu výdrže na této teplotě v minutách.

Ekonomické parametry

Možné aplikace tohoto materiálu vyžadují jak velkoobjemovou výrobu, například průmysl stavebních a nátěrových hmot, tak nízkoobjemovou například v případě přípravy elektrochemických senzorů. Firma Nanografi Nano Technology nabízí 1000 g materiálu g-C3N4 o velikosti specifického povrchu do 50 m2g-1 za částku 413 EUR (462 USD), známa firma ACS Materials nabízí 5g tohoto materiálu za 834 USD (firma neudává velikost specifického povrchu), další známá firma Fisher Scientific nabízí 200g tohoto materiálu za 207 USD. Pomineme-li velmi vysokou cenu tohoto materiálu udávanou firmou ACS materials, dostaneme se na průměrnou částku okolo 700 USD za 1000g. Nově navržená metoda přípravy exfoliovaného g-C3N4 značně rozšiřuje variabilitu jeho využití vzhledem k možností řídit velikost jeho specifického povrchu a to až na hodnoty převyšující 300 m2g-1, tímto jsou rovněž rozšířeny aplikační možnosti tohoto materiálu.

Kategorie aplik. výsledku dle nákladů

—

IČO vlastníka výsledku

—

Název vlastníka

VŠB-TU Ostrava,FMT,Katedra chemie a fyzikálně-chemických procesů, 651

Stát vlastníka

CZ - Česká republika

Druh možnosti využití

A - K využití výsledku jiným subjektem je vždy nutné nabytí licence

Požadavek na licenční poplatek

A - Poskytovatel licence na výsledek požaduje licenční poplatek

Adresa www stránky s výsledkem

—