富氮多级孔炭材料的制备及其吸附分离CO2的性能.pdf

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1、物理化学学~(WuliHuaxueXuebao)1602ActaJD.一Chim.Sin.2015,31(8),1602—1608August[Article]doi:1O.3866/PKU.WHXB201506181www.whxb.pku.edu.cn富氮多级孑L炭材料的制备及其吸附分离CO2的性能金振宇李瞳陆安慧(大连理工大学化工学院,精细化工国家重点实验室,辽宁大连116024)摘要:使用新型含氮聚合物席夫碱为炭源,SBA.15为模板,通过纳米铸型法原位合成微孔.中孔大孔串联的多级孔富氮炭材料.材料的比表面积为752m·g一。,孔容0.79cm·g一

2、。:X光电子能谱分析表明炭材料中的氮含量高达7.85%(w).将所制备的多孔炭材料应用于CO的吸附分离,发现炭材料的微孔发挥主导作用,表面氮掺杂发挥辅助作用.在两者的协同作用下,CO吸附量在常压、273K下可达97cm。·g~,CO/N和CO/CH的分离比(摩尔比)分别为7.0和3.2,低压亨利吸附选择性分别为23.3和4.2.采用Toth模型对单组分平衡吸附进行拟合,并根据理想溶液吸附理论(1AST)预测双组分CO/N和CO/CH混合气体的分离选择性分别为4051~侣.关键词:席夫碱:多级孔炭:富氮;CO捕集中图分类号:0647Nitrogen·Enric

3、hedHierarchicalPorousCarbonf6rCarbonDioxideAdsorptionandSeparationJINZhen.YuLITongLUAn.Hui(StateKeyLaboratoryofFineChemica~,SchoolofChemicalEngineering,DalianUniversityofTechnologyDalian116024,LiaoningProvince,P.R.China)Abstract:HierarchicaInitrogen—enrichedporouscarboncontainingmJ

4、cropores,mesopores,andmacroporeswerepreparedbyananocastingpathwayusingaSchifbaseprecursorandSBA一15asthehardtemplate.Thespecificsufaceareaandporevolumeoftheobtainedporouscarbonare752m‘·g_。and0.79cm。·g一.respectively.Thenitrogencontentisashighas7_85%(.TheporouscarbonshowsaCO2capacityo

5、f97cm·g-。atambientpressureand273K.TheCO,,N2andCO2/CH4separationratios(molarratios)areaccordingly7.0and3.2。andtheHenry’SIOWpressureselectivitiesare23.3and4.2,respectively.CO2adsorptiontestsconfirmedthatthemicroporesplayadominantroleandnitrogen-containingfunctionalgroupsplayasynergis

6、ticrole.Thepredictedidealadsorbedsolutiontheo~(1AST)selectivitiesofthetwo—componentmixedstreamare40(CO2/N2)and18(COflCH4)byTothmodesimulation.KeyWords:Schif-base;Hierarchicalporouscarbon;Nitrogen—rich;Carbondioxidecapture1引言持续发展模式大幅转变.CO:又是一种重要的碳化化石燃料的大量使用导致大气中的CO:浓度逐工资源,如何将大量排放的CO

7、高效分离并进一步年增大,温室效应凸显,世界范围的极端天气频繁发转化利用,己成为当今能源和环境领域最受关注的生.能源环境领域的发展模式正在向绿色、环保、可热点.Received:May8,2015;Revised:June16,2015;PublishedonWeb:June18,2015.’Correspondingauthor.Email:anhuilu@dlut.edu.cn;Tel:+86—4l1-84986I12.TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(21

8、473021)andSpecializedResea

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