【原】北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部環(huán)境科學(xué)系--石墨烯氧化物摻雜硬脂酸插層雙氧化物納米復(fù)合材料作為高性能CO2吸附劑

石墨烯研究 2022-09-06 發(fā)布于江蘇

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文章首次報(bào)道了氧化石墨烯(GO)摻雜硬脂酸插層雙氧化物(LDO)納米復(fù)合材料作為一種新型的中溫(200 ~ 400℃)CO₂吸附劑,。GO的摻雜可以提高復(fù)合材料的穩(wěn)定性,。插入硬脂酸長(zhǎng)碳鏈有機(jī)陰離子可顯著提高LDO-硬脂酸鹽(LDO-SA)對(duì)CO₂的吸附吸收(0.52 mmol/g)。6 wt%的GO - LDO-SA(6GO - LDO-SA)納米復(fù)合材料對(duì)CO₂的吸附量最大(0.83 mmol/g),，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)LDO吸附劑(0.35 mmol/g),。6GO - LDO-SA的高性能與其表面積和基本位點(diǎn)量的增加有關(guān),。CO₂在納米復(fù)合材料上的吸附過(guò)程以化學(xué)吸附為主,，吸附的CO₂主要以碳酸鹽的形式儲(chǔ)存。經(jīng)過(guò)10次吸附和解吸循環(huán)試驗(yàn),，6GO - LDO-SA的再生效率>88%,，遠(yuǎn)高于LDO。同時(shí),，6GO - LDO-SA吸附劑在中溫條件下表現(xiàn)為快速動(dòng)力學(xué)(0.863 mmol/(g·min)),。本研究制備的新型納米復(fù)合材料在二氧化碳捕獲方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1. GO,、硬脂酸,、LDH、LDH-SA和xGO - LDH- SA的TG譜圖,。

圖2. (A) LDH, LDH-SA和xGO - LDH-SA的XRD譜圖,，(B) LDO，LDO-SA和xGO - LDO-SA的XRD譜圖,。

圖3. (a) LDH,、(b) LDH-SA、(c) 6GO-LDH-SA,、(d) LDO,、(e) LDO-SA、(f) 6GO-LDH-SA的TEM圖像 (g) 6GO-LDH-SA元素映射圖對(duì)應(yīng)的TEM圖像,，(h-k) 6GO-LDH-SA元素映射圖,。

圖4. (A) LDH、LDH-SA、xGO - LDH- SA的N₂吸附-脫附等溫線,；和(B) LDO, LDO-SA和xGO - LDO-SA的N₂吸附-脫附等溫線,。

圖5. 在(15 vol% CO₂ + 85 vol% N₂)流量為50 mL/min時(shí)，吸附劑的CO₂吸附量隨時(shí)間的變化,。

圖6. (A) LDO,、LDO-SA和xGO - LDO-SA的CO₂-TPD譜，(B)總堿度或BET表面積與吸附吸收的關(guān)系,。

圖7. LDO,、LDO-SA和6GO - LDO-SA吸附CO₂的原位DRIFTS光譜。

圖8. (A) LDO和(B) 6GO – LDO-SA在不同溫度下的CO₂吸附等溫線,，(C) 6GO – LDO-SA樣品的Q_st與CO₂吸附的關(guān)系,。

圖9. (A, C) CO₂吸附動(dòng)力學(xué)曲線，(B, D) CO₂分別在LDO和6GO - LDO-SA樣品上吸附的粒子內(nèi)擴(kuò)散圖,。

圖10. 實(shí)驗(yàn)得到了(A) LDO和(B) 6GO - LDO-SA的CO₂吸附吸收與CO₂壓力的函數(shù)關(guān)系,，并根據(jù)Langmuir和Freundlich模型推測(cè)。

圖11.LDO,、LDO-SA,、6GO - LDO-SA的CO₂再生性能(q為實(shí)時(shí)吸附吸收，qo為初始吸附吸收),。

相關(guān)研究成果由北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部環(huán)境科學(xué)系,、區(qū)域大氣復(fù)合污染防治北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室Kai Wu等人于2022年發(fā)表在Separation and Purification Technology (https:///10.1016/j.seppur.2022.120686)上。原文：Graphene oxide-doped stearate-intercalated layered double oxide nanocomposites as high-performance CO₂ adsorbents,。