Effect of Lignin on the Properties of Organic and Carbon Gels from Polyphenols of the Larch Bark

Abstract

The influence of lignin on the properties of organic and carbon gels synthesized by sol-gel polymerization of a mixture of formaldehyde and polyphenols isolated by various solvents from the larch bark was investigated.The porous structure and adsorption properties of polymer gels synthesized from mixtures of formaldehyde and ethanol extracts of bark by varying the pH value of initial solutions in the range of 4 to 12 were studied by BET and SEM methods. It was shown that an increase in pH value leads to the formation of organic gels with a more compacted texture and narrow pores. Carbonization of organic gels at 900 °C promotes the significant development of the specific surface area (up to 477 m 2 /g) of the obtained carbon gels.It was found that the addition of lignin in an amount of 10 % wt. to the polyphenols extracted by water from the larch bark improves the texture characteristics of the obtained organic and carbon gels and increases theirs elasticity and strength. But the increase of the lignin content to 20-30 % wt. reduces the total porosity and the total pore volume of the obtained gels. The effect of lignin on the properties of gels, obtained with the use of polyphenols extracted from larch bark by water-alkaline solution, is less pronounced. Влияние лигнина на свойства органических и углеродных гелей из полифенолов коры лиственницы Н.М. Микова, Г.П. Скворцова, И.П. Иванов, В.А. Левданский, Б.Н. Кузнецов Институт химии и химической технологии СО РАН ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН» Россия, 660036, Красноярск, Академгородок, 50/24 Исследовано влияние лигнина на свойства органических и углеродных гелей, синтезированных золь-гель-полимеризацией смеси формальдегида и полифенолов, выделенных различными растворителями из коры лиственницы. Методоми БЭТ и СЭМ изучена пористая структура и адсорбционные свойства полимерных гелей, полученных из смесей формальдегида и этанольных экстрактов коры при варьировании величины рН исходных растворов в интервале значений от 4 до 12. Показано, что повышение величины рН приводит к формированию органических гелей с более плотной текстурой и узкими порами. Карбонизация органических гелей при 900 °C способствует значительному развитию удельной поверхности (до 477 м 2 /г) получаемых углеродных гелей. Установлено, что добавление лигнина в количестве 10 % вес. к полифенолам, извлеченным водой из коры лиственницы, улучшает текстурные характеристики получаемых органических и углеродных гелей, а также повышает их упругость и прочность. Однако увеличение содержания лигнина до 20-30 % вес. приводит к уменьшению общей пористости и общего пористого объема получаемых гелей. Влияние лигнина на свойства гелей, полученных с использованием полифенолов, извлеченных из коры лиственницы водно-щелочным раствором, менее выражено, чем при использовании водных полифенолов. Ключевые слова: лигнин, полифенолы лиственницы, органический и углеродный гель, текстурные и адсорбционные свойства. Введение В настоящее время сохраняется актуальность поиска относительно недорогих сырьевых источников из ...