Ученые синтезировали металлсодержащие углеродные композиты из гидролизного лигнина, модифицированного металлами. Новый материал способен накапливать электрический заряд и может применяться в качестве основного компонента суперконденсаторов в электронике и энергетике. Результаты работы опубликованы в Журнале Сибирского федерального университета.

Гидролизный лигнин представляет собой трудноутилизируемый отход, который образуется при переработке древесного сырья и приводит к серьезным экологическим проблемам. С другой стороны, это перспективный сырьевой ресурс из углерода. Уникальная структура делает его потенциальным источником недорогого биосырья. Благодаря высокому содержанию углерода гидролизный лигнин можно использовать для создания материалов со специальными свойствами, которые подходят для применения их в качестве катализаторов, сорбентов и электродов.

Учёные из Института химии и химической технологии СО РАН (ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН») модифицировали гидролизный древесный лигнин и получили пористые металл-углеродные материалы, которые могут найти применение в разных отраслях промышленности.

Чтобы переработать отходы лигнина в полезные продукты, специалисты дополняли его солями переходных металлов — хлоридом цинка, никеля и железа. Полученный материал был протестирован на способность накапливать электрический заряд. Результаты оказались положительными. Такой композит можно использовать при создании электродов для суперконденсаторов — особых типах конденсаторов, которые обладают высокой ёмкостью и способны быстро накапливать и отдавать заряд. Суперконденсаторы применяются в электромобилях, промышленных системы хранения энергии и телекоммуникационном оборудовании.

«Переработка отработанного и крупнотоннажного технического гидролизного лигнина в ценные продукты привлекает внимание низкой стоимостью, а также возможностью получения продуктов с уникальными структурными характеристиками. Химическая активация лигнина с помощью неорганических реагентов может привести к получению материалов с особыми свойствами, такими как электроёмкость и магнетизм, что представляет особый интерес для различных областей промышленности. Синтез пористых металл-углеродных материалов на основе гидролизного лигнина и металлов помог нам понять ключевые аспекты их структуры и определить потенциал в качестве электродных материалов для суперконденсаторов. Эти материалы могут иметь широкий спектр применений в различных отраслях, включая электронику и энергетику. А также открывает новые возможности в поиске более доступных и эффективных биоматериалов, что является актуальной задачей для современной науки», — рассказала Светлана Цыганова, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН.

Источник: КНЦ СО РАН.