Сорбционные свойства графенового аэрогеля по отношению к метану

摘要

Синтезирован новый наноструктурный углеродный материал, представляющий собой аэрогель на основе восстановленного оксида графена с применением сверхкритических методов обработки гидрогеля в среде изопропилового спирта. Полученный материал обладает достаточно высокой удельной поверхностью по методу Брунауэра - Эммета - Теллера (БЭТ) - 657 м~2/г с высоким удельным объемом пор по теории функционала плотности (density functional theory DFT) - 0,766 см~э/г, что создает хорошие перспективы его использования для адсорбции энергетически важных газов, в частности метана. Благоприятным фактором для увеличения скорости адсорбции - десорбции в таких системах является большой объем мезопор с диаметрами около 4,5 - 6,5 нм. На синтезированном графеновом аэрогеле исследована адсорбция метана при температурах 298,15, 303,15, 313,15 К и давлении до 10 МПа. Максимальное значение адсорбции метана при температуре 298,15 К и давлении 10 МПа достигает 7,31 ммоль/г. Характерные параметры процесса адсорбции были проанализированы с использованием эмпирических моделей изотерм Лэнгмюра и Фрейндлиха. Исследован процесс адсорбции на уровне оценки термодинамических параметров, которые свидетельствуют о его изменении от случайного состояния к упорядоченному, о его экзотермическом и физическим характере. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании систем хранения адсорбированного природного газа.