柔性氮掺杂活性多孔碳布的制备及其对CO2/CH4吸附分离和甲醇吸附研究
高雅茹1
王燕1
李瑶2
1.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 4540002.河南理工大学 安全科学与工程学院,河南 焦作 454000;河南理工大学 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454000
摘要：开发一种用于吸附和分离CO2/CH4以及吸附甲醇的经济、高效、安全的纳米多孔碳材料,以黏胶纤维织物为前体物质,以CO2为活化剂,采用一步碳化-活化方法制备柔性氮掺杂活性多孔碳布,并探讨活化温度对多孔碳孔隙结构发育和化学成分的影响.结果表明,活化温度800℃时制备的FPCC-A-800超微孔体积为0.29 m3/g,占总孔体积的71％,含氮量为5.88％.在25℃和0.1 MPa压力下,FPCC-A-800对CO2的吸附量最高为3.13 mmol/g,根据理想吸附溶液理论(IAST),计算二元混合气体CO2/CH4(体积比为50/50),FPCC-A-800的CO2/CH4选择性为2.35,这归因于FPCC-A-800优异的超微孔结构和适中的含氮量协同作用.活化温度900℃时制备FPCC-A-900,在25℃和0.0095 MPa压力下其甲醇吸附量可达9.90 mmol/g,这是因为它具有最大的比表面积(1159 cm2/g)和总孔体积(0.54 cm3/g).活化温度700℃时制备的FPCC-A-700具有较高的含氮量,在低压范围展现出最优的CO2/CH4分离性能,根据Henry定律,25℃时其CO2/CH4选择性系数为3.36.实验表明,制备的柔性氮掺杂活性多孔碳布在治理温室气体、提高煤层气利用率和吸附工业甲醇等方面均具有较好的应用前景.
关键词：柔性氮掺杂活性多孔碳布CO2/CH4吸附分离甲醇吸附
分类号：X936(安全工程)
资助基金：国家自然科学基金(42002164)河南省自然科学基金资助项目(202300410171)中国博士后科学基金资助项目(2018M632775)
论文发表日期：2022-12-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 45-53 )
英文信息