Всеобъемлющий обзор процесса пиролиза: от синтеза углеродных наноматериалов до обработки отходов

Пиролиз определяется как термически индуцированное химическое разложение органических материалов в отсутствие кислорода. Этот процесс имеет четыре основные области применения: (i) производство углеродных материалов, (ii) изготовление заранее спроектированных микро- и наноразмерных углеродных структур, (iii) фрагментация сложных органических молекул для аналитических целей и (iv) обработка отходов. Хотя базовые принципы процесса остаются одинаковыми во всех случаях, целевые продукты различаются в зависимости от фазы и состава органического прекурсора, температуры термообработки, влияния катализаторов и наличия постпиролизных стадий в процессе термообработки. Из-за своей фундаментальной природы пиролиз часто изучают в контексте конкретного приложения, а не как независимую операцию. В настоящем обзорном статье предпринята попытка всесторонне понять каждый аспект пиролиза, обеспечив рассмотрение всех современных областей применения через призму ключевых параметров процесса, влияющих на получаемый продукт. Представлены и проанализированы репрезентативные публикации последних лет для каждого применения. Также пересматриваются некоторые классические научные результаты, положившие основу современных методов получения углеродных материалов. Кроме того, обсуждаются классификация пиролиза, его история и номенклатура, а также возможная интеграция различных областей применения.