摻氮多孔碳球的制備及其對CO2吸附性能研究.pdf

1、具有較大比表面積和大量微孔的碳材料可為CO2提供儲存空間，在CO2的吸附方面受到廣泛關注。但單一的碳材料表面活性位較少，存在表面缺陷，限制了其吸附應用，而在碳材料中摻雜的氮元素可為材料提供堿性位，使材料與CO2形成較強的相互作用，提高吸附能力。本論文以不同氮源合成的含氮聚合物為前驅體制備不同含氮量的摻氮多孔碳球，并研究其對CO2/N2混合氣中CO2的吸附性能。
　　分別以酚醛樹脂微球和含氮聚合物微球為前驅體制備不含氮的微孔碳球NM

2、CS和摻氮微孔碳球NMCS-Urea-3及NMCS-Urea-6。采用N2吸附/脫附等溫線、傅里葉紅外光譜、掃描電鏡、X射線衍射和元素分析等表征手段對其進行分析。結果表明NMCS，NMCS-Urea-3和NMCS-Urea-6均為球形納米顆粒，粒徑大小分別為767 nm，575 nm和480 nm；比表面積分別為653.588 m2/g，627.596 m2/g和662.055 m2/g，總孔容分別為0.287 cm3/g，0.379

3、cm3/g和0.289 cm3/g，最可幾孔徑分別為1.758 nm，2.414 nm和1.743 nm。NMCS-Urea-3和NMCS-Urea-6的含氮量分別為2.680 wt％和3.296 wt%。分別以NMCS，NMCS-Urea-3和NMCS-Urea-6為吸附劑對CO2/N2混合氣中的CO2進行常壓下的動態(tài)吸附研究。研究結果表明：隨著尿素加入量的增大，穿透時間和吸附能力均先增加后減??；當尿素與間苯二酚的摩爾比為3：1時所制

4、備的碳材料對CO2的吸附效果最好。通過摻氮微孔碳球NMCS-Urea-3在不同溫度下對CO2的動態(tài)吸附研究表明，在接近室溫時，該材料對CO2的吸附性能較好。
　　分別以合成的酚醛胺聚合物微球NPS-Melamine和NPS-DCD為前驅體制備摻氮多孔碳球NPCS-Melamine和NPCS-DCD。采用N2吸附/脫附等溫線、傅里葉紅外光譜、掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射和元素分析等表征對樣品進行分析。結果表明，NPCS-DCD具有

5、核-殼式結構，NPCS-Melamine和NPCS-DCD均為球形顆粒，粒徑分別767 nm和433 nm；最可幾孔徑分別為2.084 nm和1.959 nm，比表面積分別為680.158 m2/g和696.161 m2/g，總孔容分別為0.354 cm3/g和0.341 cm3/g；二者的含氮量分別為3.353 wt%和2.315 wt%。分別以摻氮多孔碳球NPCS-Melamine和NPCS-DCD為吸附劑對CO2在不同溫度下進行動