Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applications

 4th International Conference Nanobiophysics: Fundamental and Applied Aspects, 1-4 October 2015, Kyiv, Ukraine

Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applications

O. Gogotsi1, B. Dyatkin2, Y. Gogotsi2, P. Simon³, Y. Zozulya1, B. Malinovskiy1, V. Zahorodna1

1 Materials Research Centre, 3, Akademika Krzhyzhanovskoho St, Kyiv 03680, Ukraine, E-mail: E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

2A. J. Drexel Nanomaterials Institute, and Department of Materials Science and Engineering, Drexel University, Philadelphia, PA 19104, USA, E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

³ Université Paul Sabatier-Toulouse III, CIRIMAT UMR-CNRS 5085, and RS2E, FR CNRS 3459, 118 Route de Narbonne, 31062 Toulouse, France. E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Abstract

              Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applicationsWe will discuss synthesis of carbide-derived carbon (CDC), which is a nanoporous carbon formed by selectively etching metal atoms from metal carbides [1]. CDCs are generally produced by chlorination of carbides in the 200–1200°C temperature range. Metals and metalloids are removed as chlorides, leaving behind a noncrystalline carbon with up to 80% open pore volume. A wide range of carbide precursors (TiC, SiC, B4C, VC, Mo2C, NbC as well as ternary carbides – Ti3AlC2, Ti2AlC, also known as MAX-phases) leads to a wide range of carbons with tailored porosity. The total volume and characteristic dimensions of meso- and nanopores can be predicted and achieved by selection of a binary or ternary carbide and variation of the chlorination process parameters. Due to a wide range of pore sizes (0.3–30 nm) and specific surface areas (300–2300 m2/g) of CDCs, a great potential for applications requiring large volumes of either micropores (

The highly tunable porosity of CDC [1,2] has inspired fundamental studies of the effects of pore size, pore volume, and surface area on transport and adsorption of gases, ions and biomolecules. The unique properties of CDC allowed to use it in many demanding applications including H2 and methane storage, gas sorption, adsorbents, electrodes in batteries and supercapacitors [3], flow capacitors, molecular sieves, catalyst supports, water/air filters and medical devices, protein adsorption, tribology, extracorporeal devices for blood cleansing [4]. Such properties of CDC as good electrical conductivity combined with high surface area, large micropore volume, and pore size control allow its application as active material in electrodes for flow desalination [5], supercapacitors [6] as porous electrodes for capacitive deionization [7].

Chlorination of layered ternary MAX-phase carbides has made it possible to synthesize mesoporous carbons with large volumes of slit-shaped mesopores that can be used for purification of bio-fluids due to their excellent biocompatibility and ability to adsorb a range of inflammatory cytokines within the shortest time, which is crucial in sepsis treatment. The synthesized carbons, having tunable pore size with a large volume of slit-shaped mesopores, outperformed other materials in terms of efficiency of TNF-α removal. Cytokine removal from blood may help to bring under control the unregulated pro- and anti-inflammatory processes driving sepsis. Adsorption can remove toxins without introducing other substances into the blood. Therefore, hemoadsorption might have advantages over hemofiltration, having the same or better efficiency in the treatment of inflammatory diseases, being of lower cost and offering considerably better comfort for patients during and after the treatments [8].

Large mesopores in CDC from MAX phases are capable to accommodate most of the proteins due to their controlled porosity can be used for separation of different proteins molecules.

 References:

 [1] G. Yushin, Y. Gogotsi, A. Nikitin, Carbide Derived Carbon, in: Y.Gogotsi (Ed.), Nanomaterials Handbook, CRC Press, New York, 2006, pp. 237–280.

 [2] Y. Gogotsi, A. Nikitin, H. Ye, W. Zhou, J.E. Fischer, B. Yi, H.C. Foley, M.W. Barsoum, Nature Materials 2 (2003) 591–594.

 [3]. J. Chmiola, G. Yushin, Y. Gogotsi, C. Portet, P. Simon, P.L.Taberna, Anomalous Increase in Carbon Capacitance at Pore Sizes Less Than 1 Nanometer, Science 313 (2006) 1760–1763.

 [4]G. Yushin, E. Hoffman, M.W. Barsoum, Y. Gogotsi, C.A. Howell, S.R. Sandeman, G.J. Phillips, A.W. Lloyd, S.V Mikhalovsky,Mesoporous carbide-derived carbon with porosity tuned for efficient adsorption of cytokines, Biomaterials, 27 (2006) 5755–5762.

 [5] P. Simon, P.-L. Taberna, B. Daffos, E. Iwama, T. Tzedakis, Y. Gogotsi, K. Hatzell, O. Gogotsi, Method and device to remove ions form an electrolytic media, such as water desalination, using suspension of divided materials in a flow capacitor. European Patent Application 13305761.2-1360, filed June 6, 2013

 [6]B. Dyatkin, O. Gogotsi, Y. Zozuly, B. Malinovskiy, P. Simon, Y. Gogotsi. High Capacitance of Coarse-Grained Carbide-Derived Carbon Particles. Abstract Book of the 4th International Symposium on Enhanced Electrochemical Capacitors, June 8-12 2015, Montpelier, France, p.143.

 [7] Hatzell, K. B., Iwama, E., Daffos, B., Taberna, P. L., Tzedakis, T., Gogotsi, A., Gogotsi, Y. High Electrosorption Capacity Electrodes for Capacitive Deionization, 224th ECS Meeting (October 27–November 1, 2013), Meeting Abstracts (No. 4, pp. 235-235).

 [8]. Mikhalovsky SV. Emerging technologies in extracorporeal treatment: Focus on adsorption. Perfusion-UK 2003;16(2):47–54.

Download PDF Version of Nanostructured tunable mesoporous carbon for energy and biomedical applications

Here you can find Book of Abstract of the Conference NBP 2015

 

НОВОСТИ НАУКИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ

Поздравляем профессора Юрия Гогоци с вручением Ордена Дружбы от Китайского правительства, 29 сентября 2018

altНаграду профессору Юрию Гогоци вручал Вице-премьер министр Китая Лю Хе. Орден Дружбы - высшая государственная награда Китайской Народной Республики для иностранных граждан. Орден Дружбы - самая высокая награда Китая для иностранных экспертов, которые внесли выдающийся вклад в экономическое и социальное развитие страны.

 
15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018

alt15-я Ежегодная встреча Ялтинской Европейской Стратегии (YES) «Будущее поколение всего» состоялась в Киеве 13-15 сентября 2018. В этой конференции, организованной международным форумом YES приняли участие ведущие политики, дипломаты, бизнесмены, общественные деятели и эксперты из 28 стран.

 
Поздравляем профессора Юрия Гогоци, который по версии Clarivate Analytics стал одним из самых влиятельных ученых в области физики в 2018 году!

Professor Yury GogotsiУченый украинского происхождения Юрий Гогоци, заслуженный профессор Университета Дрекселя, (Филадельфия, США) был назван известным рейтинговым агенством Clarivate Analytics одним из самых влиятельных ученых мирового класса по количеству цитирований его публикаций.

 
NAP 2018: Восьмая Международная конференция "Наноматериалы: применение и свойства", Затока, Украина, 9-14 сентября 2018,

2018 IEEE International Conference on “Nanomaterials Applications & Properties”

С 9 по 14 сентября на берегу Черного моря в пгт Затока (Одесская область) прошла уже традиционная 8-я Международная конференция «Наноматериалы: применение и свойства» (2018 IEEE International Conference on Nanomaterials: Applications & Properties) 

 
Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, июль-сентябрь 2018

alt

Участники проекта NANO2DAY из Materials Research Centre (MRC), Киев, Украина, директор и руководитель проекта от MRC Алексей Гогоци и  Вероника Загородная в рамках международного научного сотрудничества посетили партнерскую организацию Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, Словакия, в соответствии с планом коммандировок по проекту.

Участники проекта от MRC работают в тесном сотрудничестве с исследователями из Института Полимеров, делятся своим опытом в синтезе двумерных наноматериалов (MXene), знакомятся и изучают последние разработки коллег  по полимерам и композиционным материалам.

 
Рабочая поездка по проекту NANO2DAY проф. Марии Омастовой в Центр Материаловедения, Киев, Украина, июль-август 2018

PrПрофессор Мария Омастова, Институт Полимеров Словацкой Академии Наук, Братислава, и директор Центра Материаловедения Алексей Гогоци, июль-август 2018Профессор Мария Омастова из Института полимеров Словацкой академии наук, Братислава, Словакия, посетила  Materials Research Centre, Киев, Украина, на протяжении июля-августа 2018 года по программе Горизонт-2020 в рамках проекта MSCA RISE NANO2DAY.

 
Первая международная конференция по максенам MXenes, Цзилиньский Университет, Чанчунь, Китай, 24-26 мая 2018

MXene conference 2018Встреча является первой международной конференцией, посвященной двумерным материалам максинам MXene, которая должна помочь ученым в изучении двумерных материалов и энергии взаимодействовать, а также обсуждать достижения и проблемы в различных областях.

 
6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» на Восьмом форуме по новым материалам (CIMTEC 2018) в Перудже, Италия, 11-14 июня 2018

Фото Yury Gogotsi.6-я Международная конференция «Новые функциональные углеродные наноматериалы» в рамках 8-го Форума по новым материалам на CIMTEC 2018, проведенного в Перудже, Италия, посвящена недавним достижениям и задачам в области синтеза, структурного контроля и моделирования на мезо- и наномасштабах разнообразия малоразмерных аллотропов углерода, включая наноалмазы, алмазоподобный углерод, фуллерены, нанотрубки, графен и графеновые структуры, а также углеродные сети с высокой площадью поверхности, которые являются перспективными для ряда новых применений в области преобразования и хранения энергии, очистки воды, высокоскоростной наноэлектроники, оптоэлектроники, фотоники, квантовой обработки данных, квантовых вычислений, биоизмерения, доставки лекарств, медицинской визуализация, теплового управления, катализа, смазок и т. д.

 
Вручение диплома Почетного доктора КПИ им. Игоря Сикорского профессору Юрию Георгиевичу Гогоци

Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора КПИ, 14  мая 2018 г.Поздравляем профессора Юрия Гогоци с получением звания Почетного доктора Национального технического университета Украины" Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского ,14 мая 2018!

 
H2020-MSCA-RISE проект NANO2DAY, встреча участников проекта в Латвийском университете, 10-11 мая 2018 г.

altПроект H2020-MSCA-RISE NANO2DAY «Многофункциональные полимерные композиты, допированные новыми двумерными наночастицами для продвинутых применений», начался 1 мая 2018 года ипродлится 4 года. Он направлен на разработку новых многофункциональных композитов с выдающимися электронными и механическими свойствами за счет включения новых нанолистов MXene в полимерные матрицы. 

 
«Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», специальная сессия посвященная европейскому проекту assymcurv в рамках программы Horizon 2020

ilt logoC 2 по 5 октября 2017 в Физико-техническом институте низких температур (ФТИНТ) имени Б.И. Веркина НАН Украины прошла пятая Международная конференция «Нанобиофизика: фундаментальные и прикладные аспекты», организаторами которой выступили ФТИНТ имени Б.И. Веркина НАН Украины и Институт физики НАН Украины.

 
Рецепт безопасных батарей - добавка из наноалмаза

Исследователи из Дрекселя сообщили, что добавление наноалмазов к раствору электролита в литиевых батареях может предотвратить образование дендритов, тензор-подобных отложений ионов, которые со временем могут расти внутри батареи и вызывать опасные сбои. (Фото предоставлено Университетом Дрекселя и Университетом Цинхуа).С целью предотвратить опасные неисправности лептопов исследователи из Университета Дрекселя разработали рецепт, который может превратить раствор электролита - ключевой компонент большинства батарей - в защиту от химического процесса, который приводит к поломкам, связанным с батареями.

 
Рабочая поездка в Цзилиньский университет и международное сотрудничество

Visit to Jilin University, Changchun, ChinaАлексей Гогоци, директор Materials Research Centre с рабочей поездкой посетил Цзилиньский Университетв Чанчуне, Китай. Он провел рабочую встречу с профессором Юрием Гогоци , заслуженным профессором Университета Дрекселя, США. и Цзилиьского университета, а также профессором Хан Вей , исполнительным заместителем директора международного сотруднического Центра Талантов в Международном центре наук будущегою Они обсудили текущие совместные исследовательские работы по современным материалам для суперконденсаторов и других применений.

 
20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины

На фото слева направо: замдиректора Рагуля А.В., Баглюк Г. А., Заворотный М.Г., профессор Юрий Гогоци, ученый секретарь Картузов В.В. и академик Фирстов С.А. 20 июня 2017 года по решению академического совета директору Института Наноматериалов им. А. Дж. Дрекселя, профессору Юрию Гогоци было присвоено звание Почетного доктора Института проблем материаловедения им. Францевича Национальной академии наук Украины..

 
Команда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал для программы Горизонт 2020»

horizon2020 семінарКоманда Materials Research Centre 14 февраля 2018 на базе Национального авиационного университета посетила Информационный тренинг «Как написать успешный пропосал  для программы Горизонт 2020» в рамках информационного дня НАУ.

 
Юрий Гогоци. Профессор наноматериалов и научный Эверест. Интервью для "Українська Правда. Життя"

altСейчас значительная часть жизни ученого Юрия Гогоци - это международные полеты из США по всему миру, лекции, открытие лабораторий, редактирование научного журнала ACS Nano (18-того в рейтинге Google Scolar среди тысяч). И как минимум две статьи каждый год для самых влиятельных научных журналов мира Nature и Science.

 
Юрий Гогоци – самый влиятельный ученый современной Украины - Канал 24

alt

Жизнь Юрия Гогоци – это постоянные перелеты между топовыми лабораториями мира, написание статей в лучших научных журналов мира и исследования материалов, которые могут изменить мир вокруг. Ученый из Киева ежегодно получает более миллиона долларов на лабораторные эксперименты, правда, только за границей. Прочитать лекции в Украине его приглашают крайне редко.

 
Интервью профессора Юрия Гогоци для Hromadske о науке, финансировании и перспективах

профессор Университета Дрекселя Юрий Гогоци Фото: Александр Попенко/ГромадськеЕго труды цитируют чаще, чем многих нобелевских лауреатов, он получает на исследования 2,2 миллиона долларов от родного университета, однако в Украине о Юрия Гогоци знают немногие: лишь несколько публикаций о нем в сети и 2-3 приглашение на выступления в год.

 
Лекция профессора Юрия Гогоци в НТУУ КПИ, 8 июня 13:00

Профессор Юрий  Гогоци, Университет Дрекселя, США

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского»
Инженерно-физический факультет
Корпус №9, ауд. 101
Дата и время проведения: 8 июня в 13:00
Вход свободный

 
Научная лекция профессора Юрия Гогоци Открытие новых материалов и технологии будущего в ИПМ НАНУ, 7 июня 12:00

Профессор Юрий Гогоци

 Институт проблем материаловедения им.Францевича НАНУ

Главный корпус, Актовый зал (к. 208)

Дата и время проведения: 7 июня в 12:00

Вход свободный