基于玉米秸秆的氮掺杂多孔碳制备及其对CO_(2)吸附和CO_(2)/N_(2)分离性能研究

摘要

为解决大气中日益增加的CO_(2)含量问题,以玉米秸秆为原料,采用水热碳化和KOH活化处理,通过控制KOH活化强度,制备出一系列具有发达孔道结构的氮掺杂多孔碳样品(CPH-0,CPH-0.5,CPH-1)。通过扫描电镜、透射电镜表征、N2吸-脱附等温线测试及元素分析,获得多孔碳孔道结构发展、N含量与KOH活化强度的关系。通过CO_(2)吸附测试分析可知,多孔碳的CO_(2)吸附量在低压(<15 kPa)时受N含量影响,在常压(100 kPa)下由超微孔(<1 nm)孔体积决定。样品CPH-0的N含量最多,在低压范围表现出优异的CO_(2)吸附能力。样品CPH-0.5的超微孔孔体积最大,在25°C,100 kPa条件下,对CO_(2)的吸附量可达3.97 mmol/g,同时还表现出较好的CO_(2)/N_(2)选择性和优异的循环稳定性。该法制备的多孔碳在CO_(2)吸附和CO_(2)/N_(2)分离方面具有广阔的应用前景。