Институт прикладной полимерной химии Фраунгофера IAP исследует химию поверхности биогенных гибридных материалов методом РФЭС

2026-09-14 15:28
В избр.

Репортаж от Wedoany,Институт прикладной полимерной химии Фраунгофера (Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP) использует рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию (РФЭС) для исследования химического состояния и взаимодействий на поверхности и границах раздела биогенных углеродных материалов и органо-неорганических гибридных материалов; полученные знания могут поддержать целенаправленную разработку функциональных материалов для промышленного применения.

© Fraunhofer IAP / Jadwiga Galties

Биогенные материалы и гибридные системы могут применяться в водоочистке, каталитических процессах, электрохимических элементах и функциональных покрытиях, сочетая свойства природного сырья и неорганических материалов. Их функциональность, реакционная способность и стабильность зависят от химического состояния поверхности и границ раздела; традиционные методы анализа дают ограниченную информацию, и причины различий в свойствах, эффектов старения или неожиданного поведения часто остаются невыясненными.

В серии совместных исследований под руководством рабочей группы по химии материалов профессора Андреаса Тауберта в Потсдамском университете (Universität Potsdam) были разработаны биогенные углеродные и гибридные материалы для водоочистки; Фраунгофер IAP предоставил РФЭС-характеризацию для анализа состава поверхности, химического состояния и взаимодействий на границах раздела. В качестве возобновляемого сырья для получения биоугля использовались кофейная гуща и апельсиновая кожура, которые затем соединялись с глинистыми минералами и оксидами металлов.

Специалист Фраунгофер IAP по анализу поверхности д-р Джиён Ким с помощью РФЭС исследует, как термическая обработка и образование гибридной структуры влияют на химию поверхности и границ раздела: поверхность материала облучается рентгеновскими лучами, измеряется энергия вылетающих фотоэлектронов. По словам Кима, РФЭС позволяет получать информацию о самых верхних 1–10 нанометрах материала, при этом требуется минимальная подготовка образца — без растворения или химического разложения.

Химия материалов из природного сырья сложна. При термической обработке биомассы, такой как кофейная гуща или апельсиновая кожура, одновременно протекает множество реакций, образуются углеродные материалы с неоднородной поверхностной химией, которые невозможно описать единой структурой. РФЭС позволяет различать сложные поверхности и делать выводы об их формировании и последующем применении. Для биоугля из кофейной гущи РФЭС показывает, что термическая обработка приводит к перестройке поверхностного углерода с образованием более высокоуглеродной, графитоподобной структуры, которая, однако, остаётся неоднородной и содержит множество дефектных центров, способных содействовать взаимодействию с фармацевтически активными веществами, красителями и другими органическими загрязнителями. Тауберт отмечает, что знание точного химического состава помогает понять строение материала и отслеживать изменения при применении в водоочистке или электрохимических элементах, которые трудно обнаружить другими методами.

В биогенных гибридных материалах органические и неорганические компоненты соединены на микроскопическом уровне, и процессы на границах раздела влияют на последующие свойства. Ким говорит, что знать только элементы недостаточно — ключевой вопрос в том, как компоненты взаимодействуют друг с другом и формируется ли на границе раздела новая химическая среда; РФЭС делает эти взаимодействия видимыми. В гибридной системе из биоугля апельсиновой кожуры, глины и диоксида титана при термической обработке на границе раздела образуются химические связи с участием титана, кислорода, углерода и алюминия; в азот-модифицированном фотокатализаторе РФЭС позволяет различить азот, встроенный в титансодержащую неорганическую структуру, и остаточные азотсодержащие органические соединения. Такие материалы способны как связывать загрязнители, так и разлагать их под действием света благодаря фотокаталитическим свойствам.

С помощью РФЭС Фраунгофер IAP поддерживает предприятия и исследовательских партнёров в понимании сложной поверхностной химии биогенных материалов, выявлении причин различий в свойствах, включая колебания производственных партий, процессы старения, модификацию поверхности и взаимодействие с загрязнителями и другими молекулами, чтобы оптимизировать рецептуры материалов и производственные процессы и разрабатывать надёжные, воспроизводимые материалы, пригодные для промышленного применения. Интерес промышленности к возобновляемому сырью растёт, и эти результаты демонстрируют потенциал совместных исследований в области материалов со сложными поверхностями и границами раздела — биогенных углеродных материалов, катализаторов, покрытий, полимерных композитов и других.

Эта новость является результатом компиляции и перепечатки информации из глобального Интернета и стратегических партнеров. Она предназначена только для читателей. Если у вас возникнут какие-либо нарушения или другие проблемы, пожалуйста, своевременно сообщите нам. Этот сайт изменить или удалить ее. Перепечатка этой статьи без официального разрешения строго запрещена.электронная почта:news@wedoany.com

Связанные продукты

Интегрированная ректификационная колонна высокотемпературного хлорирования - Nanjing Baose Co., Ltd.
Высокотеплопроводный заливочный герметик - Nantong BESALL Sealing Technology Company., Limited
Трубы стальные для нефтепереработки и углехимии - YANGZHOU LONTRIN ENERGY EQUIPMENT CO.,LTD.
Высокоэффективная плоская центрифуга - Guangzhou Guangzhong Enterprise Group Co., Ltd.
Теплообменник кожухотрубчатого типа - Kaifeng Air Separation Group Co., Ltd.
Индивидуально изготовленные плавательные игрушки из термопластичной резины, надувные мячи для водных видов спорта, прыгающие камни, мигающие фонари, мячи для позиционирования, покрытые тканью. - Shenzhen Senhao Rubber Products Co., Ltd.
Синтетический криолит - Jiaozuo Zhongbing Technology Co., Ltd.
Электромагнитный расходомер ZDL91 - Tianjin Zhongdian Celestial Science and Technology Co., Ltd.
Ионообменная мембрана SPEEK - Qingdao Topscomm Communication Co., Ltd.
Расходомер Вентури для главного питательного трубопровода CAP1400 - Jiangsu Hongda Instrument Technology Co., Ltd.
Седельный узел - DJun
Листовая сталь для нефтехимического оборудования под давлением производства Hongxing Steel - Gansu JISCO Group Hongxing Iron and Steel Co., Ltd.
Читайте также
Американская компания Celanese и немецкая Röchling сотрудничают в применении инженерного пластика POM на основе диоксида углерода
2026-11-04
Техасский университет США подтвердил технологию рециклинга термореактивных композитов с использованием рутениевого катализатора
2026-11-02
Американская компания ResinTech инвестирует 30 млн долларов в расширение завода ионообменных смол
2026-10-30
Итальянская компания Xenia совместно с Национальным исследовательским советом разрабатывает функциональные композитные материалы
2026-10-24
Компания Covestro (Германия) планирует сократить производство поликарбонатов в Бельгии с 4 до 1 линии
2026-10-22
Китайская компания Hengshen и BASF планируют создать совместное предприятие по производству полиамида-6 в Европе
2026-10-21
Американская компания Plastipak инвестировала более 25 млн евро в запуск производства ПЭТ-смолы в Италии
2026-10-19
Haitian Group и Milliken подписали соглашение о глобальном стратегическом сотрудничестве, создав новую экосистему синергии в цепочке создания стоимости полипропилена
2026-10-14
Индийская компания Aditya Birla Chemicals подписала соглашение о сотрудничестве в области технологий переработки композитных материалов
2026-10-10
Borouge International увеличивает мощности по переработке пластмасс в Европе на 14 тыс. тонн
2026-10-09