钴氮碳/碳纳米管的制备及染料吸附性能

作者：王剑南; 贺鑫; 黎声鹏; 陈迪; 廖丹葵; 童张法^*

来源：高校化学工程学报, 2022, 36(02): 258-267.

• ZIF-67
• 多孔碳
• 碳纳米管
• 有机大分子染料
• 吸附

为了解决沸石咪唑酯骨架(ZIF-67)基碳材料比表面积和孔体积较小、氮含量较低、孔径分布不集中的问题，以微米级 ZIF-67 为模板，引入聚多巴胺(PDA)和三聚氰胺(MA)为共同碳氮前驱体以提升氮掺杂量和调节孔结构，在氢气和氩气的氛围中，利用 ZIF-67 中钴的自催化作用，经 800 ℃高温一步碳化制备得到钴氮掺杂的中空立方形多孔碳/碳纳米管(Co/N-HCPC/CNTs)。结果表明，Co/N-HCPC/CNTs 的比表面积、孔体积和氮掺杂量分别为 723.2 m2·g-1、1.873 cm3·g-1和 4.06 %；孔径集中分布在 1～30 nm，在 3.8 nm 处有最高分布，介孔对比表面积和孔体积的贡献率达 89.7% 和 98.39%。Co/N-HCPC/CNTs 表面存在较多的含氮含氧官能团，C 原子、N 原子与 Co 原子形成配位键，使 Co/N-HCPC/CNTs 具有较多的吸附活性位点；钴纳米颗粒被碳氮层包裹或封装在碳纳米管中，使材料具有稳定的磁性，易于实现固液分离。Co/N-HCPC/CNTs 对刚果红(CR)和孔雀石绿(MG)的最高吸附量为 361.7 mg·g-1和 1 332.6 mg·g-1，吸附过程符合准二级动力学模型和 Freundlich 等温吸附模型。

• 单位
  化学化工学院; 广西大学