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人工晶体学报 ›› 2020, Vol. 49 ›› Issue (10): 1831-1840.

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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

宛霞;肖惠宁;刘洁   

  1. 华北电力大学环境科学与工程学院,河北省燃煤电站烟气多污染物协同控制重点实验室,保定 071003;新布朗斯维克大学化工系,弗雷德里克顿 E3B 5A3,加拿大
  • 出版日期:2020-10-15 发布日期:2021-01-20
  • 基金资助:
    中央高校基本科研业务费专项资金(2019MS108)

Hydrothermal Self-Assembly Synthesis and CO2 Adsorption Property of Ordered Nitrogen-Doped Mesoporous Carbon

WAN Xia;XIAO Huining;LIU Jie   

  • Online:2020-10-15 Published:2021-01-20

摘要: 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.

关键词: 介孔碳;氮掺杂;一步水热法;自组装;CO2;吸附性能

中图分类号: