落叶松基氮掺杂泡沫炭的制备及其CO_2吸附性能研究

编号 zgly0001732249

文献类型 期刊论文

文献题名 落叶松基氮掺杂泡沫炭的制备及其CO_2吸附性能研究

作者 张宇航  应浩  李伟  马春慧  罗沙  刘守新 

作者单位 东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室  中国林业科学研究院林产化学工业研究所 

母体文献 林产化学与工业 

年卷期 2021,41(02)

页码 1-9

年份 2021 

分类号 TQ424 

关键词 尿素  泡沫炭  CO_2吸附  孔结构  吸附选择性 

文摘内容 以落叶松木屑为原料,尿素为氮源,采用苯酚液化-物理发泡-活化工艺制备了落叶松基氮掺杂泡沫炭。通过SEM、XRD、XPS、TG和N_2吸附-脱附等温线对材料的形貌、表面化学性质和孔结构进行表征,并测试了材料的CO_2吸附容量和CO_2/N_2吸附选择性,考察了氮掺杂量及活化温度对CO_2吸附性能的影响。研究结果表明:泡沫炭材料具有石墨层无序堆积的晶型结构,其无序性随着活化温度的升高而提高,氮掺杂会使其孔泡尺寸变小并降低其热稳定性;氮掺杂泡沫炭主要为微孔结构,微孔孔容占比最高可达95.83%。在活化温度为900℃、尿素掺杂量为4、6和8 g的条件下制备氮掺杂泡沫炭(NCF-4-900、NCF-6-900和NCF-8-900)的微孔孔径主要集中在0.50、0.81和1.26 nm,介孔孔径集中在3.85 nm左右;材料的掺杂氮以3种形式存在,活化温度为700和800℃时主要为吡啶型氮(N-6)和吡咯型氮(N-5);当活化温度达到900℃时部分N-5和N-6转化为热稳定性更好的四元型氮(N-Q),其中吡咯型氮含量最高;随着活化温度的升高,材料的CO_2吸附容量提高,在25℃和100 kPa下NCF-8-900具有最高的吸附容量(3.19 mmol/g)和CO_2/N_2吸附选择性(118.63)。