有序氮掺杂介孔碳的水热自组装合成及其CO2吸附性能研究

作者：宛霞; 肖惠宁; 刘洁^*

来源：人工晶体学报, 2020, 49(10): 1831-1840.

DOI：10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2020.10.012

• 介孔碳
• 氮掺杂
• 一步水热法
• 自组装
• CO2
• 吸附性能

以Pluronic F127为软模板,三聚氰胺和尿素为氮源,通过无需预聚合的一步水热协同自组装法制备了有序氮掺杂介孔碳CO2吸附剂。采用N2吸附/脱附、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)以及X射线光电子能谱仪(XPS)等多种表征手段考察了吸附剂的结构及表面特性。测定了不同温度下CO2和N2在有序氮掺杂介孔碳上的吸附等温线,应用多种吸附等温模型(Langmuir、Freundlich、Temkin、Dual-site Langmuir(DSL)模型)进行了拟合分析,并结合IAST模型预测了吸附剂在模拟烟气中的CO2/N2吸附选择性。结果表明,有序氮掺杂介孔碳具有较大的比表面积(可达498.6 m2/g)、高度有序的介观结构(P6mm空间群)以及较高的氮含量,其中氮元素以多种形式均匀掺杂在碳骨架中。研究发现,有序氮掺杂介孔碳对CO2和N2的吸附高度符合DSL吸附等温模型。此外,氮含量更高的NOMC-M具有更大的CO2吸附量(0℃,3.55 mmol/g;25℃,2.67 mmol/g)和CO2/N2吸附选择性(>40),且在连续CO2吸附/脱附循环测试后仍可保持良好的再生稳定性。

• 单位
  华北电力大学; 环境科学与工程学院