Изготовление биоугля

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 9453 (2023) Цитировать эту статью

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В этом исследовании мы сообщаем об экологически чистом и простом процессе синтеза биоугля, BC, и нанокомпозита кобальт-биоуголь, Co-BC, с использованием биомассы рисовой соломы. Мы создали два супергидрофобных покрытия на стальных подложках с помощью потенциостатического электроосаждения модифицированного никелем биоугля Ni@BC и никеля, модифицированного нанокомпозитом кобальт-биоуголь Ni@Co-BC, затем эти покрытия пропитывали раствором этанольно-стеариновой кислоты. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье показала, что покрытие Ni@BC с привитой стеариновой кислотой, Ni@BC@SA, и композит Ni@Co-BC с привитой стеариновой кислотой, Ni@Co-BC@SA, хорошо привились к поверхности стали. . Сканирующая электронная микроскопия показала, что супергидрофобные покрытия имеют наноразмерные особенности. Результаты атомно-силовой микроскопии показали, что покрытие Ni@Co-BC@SA имеет более высокую шероховатость, чем покрытие Ni@BC@SA, что приводит к более высокой супергидрофобности. Углы смачивания водой для покрытий Ni@BC@SA и Ni@Co-BC@SA составили 161° и 165° соответственно, а значения углов скольжения воды для обоих покрытий составили 3,0° и 1,0° соответственно. Количественная оценка эффективности ингибирования отложений показала, что покрытие Ni@Co-BC@SA показало большую эффективность по сравнению с покрытием Ni@BC@SA. Кроме того, покрытие Ni@Co-BC@SA продемонстрировало улучшенную коррозионную стойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению, механическую стойкость к истиранию и химическую стабильность по сравнению с покрытием Ni@BC@SA. Эти результаты подчеркивают превосходные характеристики покрытия Ni@Co-BC@SA и его потенциал в качестве высокоэффективного и долговечного супергидрофобного покрытия для стальных подложек.

Ожидается широкое промышленное применение нескольких синтетических супергидрофобных поверхностей SHP, вдохновленных листьями лотоса1. Поверхности SHP представляют собой исключительно водоотталкивающие поверхности с углом контакта воды WCA более 150° и углом скольжения воды WSA менее 10°2,3. Ввиду важности поверхностей ВГП как для фундаментальных исследований, так и для практических применений, им уделяется большое внимание. Общеизвестно, что поведение смачивания поверхности определяется сочетанием шероховатости поверхности и различной поверхностной энергии. Шероховатые поверхности с низкой поверхностной энергией обычно являются SHP, тогда как шероховатые поверхности с высокой поверхностной энергией обычно являются супергидрофильными4. Перфторированные соединения, такие как фторсиланы или молекулы фторуглеродов, исторически использовались в качестве материалов с низкой поверхностной энергией из-за их исключительно низкой поверхностной энергии4,5. Однако было продемонстрировано, что использование таких длинноцепочечных фторуглеродов имеет очень вредные побочные эффекты, включая стойкость, биомагнификацию и биоаккумуляцию5,6,7,8,9. Таким образом, может быть сложно спроектировать поверхность МГЭ с такими характеристиками, особенно когда есть опасения по поводу экологической безопасности. В результате крайне важно разработать недорогие, экологически чистые технологии и материалы для производства поверхностей МГЭ5,10.

Поверхности МГП имеют широкий спектр применений, включая устойчивость к коррозии, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, технологии разделения нефти и воды и т. д.11,12,13,14,15,16,17,18. Было представлено несколько методов создания СГП-покрытий, включая электроосаждение, электрохимическое анодное оксидирование, анодирование и т. д.19,20,21,22,23,24,25,26. Благодаря своей простоте, низкотемпературной процедуре, чистой, доступной и регулируемой наноструктуре электроосаждение является отличным методом создания искусственных поверхностей SHP3. Благодаря невысокой стоимости и превосходным механическим свойствам углеродистая сталь является конструкционным материалом, который чаще всего используется во многих отраслях промышленности. Он используется в огромных количествах в оборудовании для металлообработки, строительства, мостов, химической обработки, добычи нефти и морского применения27,28. Коррозия стали и ее подавление в этих условиях представляют собой сложную технологическую задачу. Коррозия обычно рассматривается как одна из наиболее серьезных проблем нашего общества, имеющая последствия для экономики и безопасности29,30,31. Стальные поверхности можно защитить различными методами, одним из наиболее важных является разработка СХП-покрытий, значительно повышающих коррозионную стойкость стали32,33.