Fabrication de biochar

Oct 01, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9453 (2023) Citer cet article

828 accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

Dans cette étude, nous rapportons un processus écologique et simple pour la synthèse de biochar, BC, et d'un nanocomposite cobalt-biochar, Co-BC, utilisant la biomasse de paille de riz. Nous avons construit deux revêtements superhydrophobes sur des substrats en acier par électrodéposition potentiostatique de biocharbon modifié au nickel, Ni@BC, et de nickel modifié par un nanocomposite cobalt-biocharbon, Ni@Co-BC, puis ces revêtements ont été trempés dans une solution d'acide stéarique éthanolique. La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier a montré que le revêtement Ni@BC greffé à l'acide stéarique, Ni@BC@SA, et le composite Ni@Co-BC greffé à l'acide stéarique, Ni@Co-BC@SA, étaient bien greffés sur la surface de l'acier. . La microscopie électronique à balayage a révélé que les revêtements superhydrophobes présentent des caractéristiques à l'échelle nanométrique. Les résultats de la microscopie à force atomique ont montré que la couche de Ni@Co-BC@SA avait une rugosité plus élevée que celle de Ni@BC@SA, ce qui entraînait une superhydrophobie plus élevée. Les angles de contact avec l'eau pour les revêtements Ni@BC@SA et Ni@Co-BC@SA étaient respectivement de 161° et 165°, tandis que les valeurs des angles de glissement de l'eau pour les deux revêtements étaient respectivement de 3,0° et 1,0°. L'estimation quantitative de l'efficacité d'inhibition du tartre a révélé que le revêtement Ni@Co-BC@SA présentait une plus grande efficacité par rapport au revêtement Ni@BC@SA. De plus, le revêtement Ni@Co-BC@SA a démontré une résistance à la corrosion, une résistance aux UV, une résistance à l'abrasion mécanique et une stabilité chimique améliorées par rapport au revêtement Ni@BC@SA. Ces résultats mettent en évidence les performances supérieures du revêtement Ni@Co-BC@SA et son potentiel en tant que revêtement superhydrophobe très efficace et durable pour les substrats en acier.

De nombreuses applications industrielles sont attendues pour plusieurs surfaces synthétiques superhydrophobes, SHP, inspirées des feuilles de lotus1. Les surfaces SHP sont des surfaces exceptionnellement hydrofuges avec un angle de contact avec l'eau, WCA, supérieur à 150° et un angle de glissement de l'eau, WSA, inférieur à 10°2,3. En raison de l’importance des surfaces SHP dans la recherche fondamentale et dans les applications pratiques, elles ont reçu beaucoup d’attention. Il est de notoriété publique que le comportement de mouillage des surfaces est déterminé par la combinaison de surfaces rugueuses et de diverses énergies de surface. Les surfaces rugueuses à faible énergie de surface sont généralement SHP, tandis que les surfaces rugueuses à haute énergie de surface sont généralement superhydrophiles4. Les composés perfluorés, tels que les fluorosilanes ou les molécules de fluorocarbone, ont toujours été utilisés comme matériaux à faible énergie de surface en raison de leur énergie de surface exceptionnellement faible4,5. Cependant, il a été démontré que l’utilisation de tels fluorocarbures à longue chaîne entraîne des effets secondaires très nocifs, notamment la persistance, la bioamplification et la bioaccumulation5,6,7,8,9. Il peut donc s’avérer difficile de concevoir une surface SHP présentant ces caractéristiques, en particulier lorsqu’il existe des préoccupations concernant la sécurité environnementale. En conséquence, il est essentiel de développer des procédures et des matériaux peu coûteux et respectueux de l'environnement pour produire des surfaces SHP5,10.

Les surfaces SHP ont un large éventail d'utilisations, notamment la résistance à la corrosion, la résistance aux UV, les technologies de séparation huile-eau, etc.11,12,13,14,15,16,17,18. Plusieurs techniques ont été présentées pour le développement de revêtements SHP, notamment l'électrodéposition, l'oxydation anodique électrochimique, l'anodisation, etc.19,20,21,22,23,24,25,26. En raison de sa simplicité, de sa procédure à basse température, de sa nanostructure propre, abordable et réglable, l'électrodéposition est une excellente méthode pour concevoir des surfaces artificielles SHP3. En raison de son coût peu coûteux et de ses propriétés mécaniques supérieures, l’acier au carbone est le matériau de construction le plus fréquemment utilisé dans de nombreuses industries. Il est utilisé en quantités énormes dans les équipements de transformation des métaux, la construction, les ponts, le traitement chimique, la production pétrolière et les applications marines27,28. La corrosion de l'acier et sa suppression dans ces conditions constituent des problèmes de processus complexes. La corrosion est généralement considérée comme l'un des problèmes les plus critiques de notre société, avec des ramifications économiques et de sécurité29,30,31. Les surfaces en acier peuvent être protégées à l'aide de diverses méthodes, le développement de revêtements SHP, qui augmentent considérablement la résistance à la corrosion de l'acier, est l'une des plus cruciales32,33.