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概要

加水分解性タンニンは炭素材料合成のための新しい原料

ヴァネッサ・フィエロ

タラタンニン（TT）は加水分解性タンニンであり、樹脂を形成するためにアルデヒドを必要とする。これらは一般に皮革の処理に用いられるが、他のより付加価値の高い用途にも利用可能である。本研究では、TTをプルロニックF127および各種アルデヒドと混合してメソポーラス材料の前駆体として使用した。これにより炭素収率は上昇したが、得られた炭素のテクスチャ特性は低下した。しかし、タラタンニンをミモザタンニン（MT）、プルロニックF127および水と混合すると、アルデヒドを使用せずに高度に微多孔性のメソポーラス材料を得ることができた。メソポーラス炭素の合成には、以下の3つのアプローチを採用した。TT、プルロニックF127（P）、および37.1重量％ホルムアルデヒド（F）溶液を、PM100（RESTCH）遊星ボールミルで、異なるP/TTおよびF/TT重量比で1時間混合した。 TT を直接熱分解すると、得られた炭素は純粋にマイクロポーラスでテクスチャの発達が限られており、BET 面積 (ABET) はわずか 111 m2/g でしたが、P および F を含む材料はマイクロメソポーラスでした。F の添加によりメソ構造化は改善されましたが、ABET は低下しました。また、F の添加により、炭素収率が 20 (0 g) から 45% (2g) に増加しました。P の添加により、メソポーラスおよび総細孔容積が増加しましたが、マイクロポーラス容積は変化しませんでした。メソポーラス炭素の ABET 値は 212～536 m2/g でした。より環境に優しい合成方法を採用するため、F の代わりに、97 wt. % フルフラール (Fur)、40 wt. % グリオキサール (G)、または 50 wt. % グルタルアルデヒド (GA) 溶液という異なるアルデヒドを使用しました。機械混合は上記のように適用しました。 TT を GA、Fur、または G と併用した場合、F を使用した場合よりも高い ABET が得られましたが、炭素収率も F を使用した場合よりも低くなりました。Fur を使用すると、ABET が 836 m2/g、炭素収率が 20.6% となり、F を使用した場合はそれぞれ 362 m2/g と 40.1% でした。TT を MT と異なる重量比で混合し、P および水 (W) と混合しました。タンニン (T) の総量は 2 g に保ち、P と W はそれぞれ 0.75 g と 1.75 g に設定しました。機械的混合は上記のように適用しました。TT を MT と混合すると、炭素収率は 50.3% から 22.2% に直線的に減少し、TT と MT の間に相互作用がないことを示しています。 TT を追加しても無秩序性は誘発されましたが、メソ細孔容積は徐々に増加し、TT と MT をそれぞれ 1 g ずつ等量加えたときに最大値に達しました。このアプローチは、アルデヒドを使用せずに最終的な炭素材料のメソ構造化を可能にするため、ここで紹介する 3 つのアプローチの中で最も環境に優しいものです。