سنتز و مشخصه يابي كربن فعال شده از سبوس برنج

Synthesis and Characterization of Activated Carbon from Rice husk

مقاله حاضر سبوس برنج را به عنوان پيش‌ماده اي ارزان قيمت براي سنتز كربن فعال‌شده مورد بررسي قرار مي دهد. سبوس برنج به عنوان ضايعات كشت برنج به شمار مي رود. اين ماده كه نظر ظاهري ساختاري توخالي و شبه لوله اي دارد، علاوه بر اكسيدهاي قليايي، حاوي 16% سيليسيوم و نيز تركيبات كربني است. وجود سيليسيوم و كربن (در كنار ساير عناصر ارزشمند) سبب شده است كه از بيش از 3 دهه پيش، اين ماده به عنوان يكي از منابع تهيه كاربيد سيليسيوم مورد استفاده قرار گيرد. در اين راستا و با توجه به نياز فن آوري انرژي هاي تجديد پذير (به ويژه باتري هاي ليتيمي و پيل هاي سوختي) و نيز صنعت مواد جاذب، بهره گيري از سبوس برنج به عنوان ماده اوليه سنتز كربن فعال مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در اين مقاله، كربن طي يك فرآيند ساده و اقتصادي و از طريق پيروليز سبوس برنج در دماي C 400 به مدت 2 ساعت در اتمسفر هوا حاصل شد. سپس با استفاده از سديم هيدروكسيد، كربن به دست آمده فعال سازي و تا دماي C 800 درجه حرارت داده شد. مشخصه‌يابي كربن سنتزشده با روش‌هاي طيف‌سنجي رامان، اندازه‌گيري سطح ويژه، پراش پرتو ايكس و ميكروسكوپ عبوري روبشي صورت پذيرفت. نتايج نشان مي دهد كه در اثر به كارگيري اين فرآيند، كربن فعال‌شده با مساحت سطح ويژه‌ي m2.g-1 580 و حفرات در محدوده مزومتري (با اندازه متوسط 10 نانومتر) از سبوس برنج به دست مي آيد.

Rice husk (RH) is considered as the starting material for synthesis of materials such as silicon carbide. The use of this material as a low-cost resource for production of low-cost and high capacity anode materials is becoming a trend due to the availability of this material on a worldwide scale. Following this trend, this manuscript focuses on the synthesis of activated carbon (AC) from rice husk. Activated carbon was synthesized by pyrolysis of RH under air atmosphere at 400 C for 2 hours followed by NaOH treatment and heating to 800 C for activation. Formation of the activated carbon was confirmed through XRD measurements. Products were characterized morphologically. A mesoporous structure with a high surface area of 580 m2.g-1 (determined through BET measurements) is formed. Detailed analysis discloses the fact that the pore size is in the range of hundreds of nanometers to about one micron which makes the material suitable for application in lithium-ion batteries.