CO2吸着のためにナノキャスティング技術を使用したメラミン - ホルムアルデヒド樹脂からのメソポーラス炭素吸着剤

窒素含有量が多いメソポーラス炭素吸着剤は、前駆体としてメラミン - ホルムアルデヒド樹脂を使用して、テンプレートとしてメソポーラスシリカを使用したナノキャスティング技術を介して合成されました。炭化温度を400〜700°Cに変化させることにより、一連の吸着剤を調製しました。吸着剤は、窒素収着、X線回折（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）、熱重量分析（TGA）、元素（CHN）分析、フーリエ変換（FTIR）赤外視鏡、およびフーリエ変換（FTIR）分析、およびエレメンタル（CHN）分析によって徹底的に特徴付けられました。ボーム滴定。炭化温度は、表面積から窒素含有量に及ぶ合成された吸着剤の特性を制御し、CO2キャプチャの吸着剤としてのアプリケーションで大きな役割を果たします。これらの材料のナノ構造は、XRDおよびTEMによって確認されました。それらの窒素含有量は炭化温度の上昇とともに減少し、表面積、細孔量、熱安定性、表面の塩基性などの他の特性は炭化温度とともに増加しました。これらの材料は、固定床カラム吸着実験によるCO2吸着について評価されました。700°Cで合成された吸着剤は、合成された吸着剤の間で最大CO2吸着能力とともに、表面積と表面の塩基性が最も高いことがわかりました。ブレークスルー時間とCO2平衡吸着能力は、ブレークスルー曲線から調査され、吸着温度の上昇とともに減少することがわかりました。炭素吸着剤-CO2システムの吸着プロセスは、4つの連続した吸着吸着サイクルにわたって安定した吸着能力で可逆的であることがわかりました。平衡データを分析するために使用される3つの等温線モデルから、Temkin Isothermモデルは、不均一な吸着剤表面を意味するほぼ完璧な適合を示しました。

Mesoporous carbon adsorbents, having high nitrogen content, were synthesized via nanocasting technique with melamine-formaldehyde resin as precursor and mesoporous silica as template. A series of adsorbents were prepared by varying the carbonization temperature from 400 to 700°C. Adsorbents were characterized thoroughly by nitrogen sorption, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), elemental (CHN) analysis, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and Boehm titration. Carbonization temperature controlled the properties of the synthesized adsorbents ranging from surface area to their nitrogen content, which play major role in their application as adsorbents for CO2 capture. The nanostructure of these materials was confirmed by XRD and TEM. Their nitrogen content decreased with an increase in carbonization temperature while other properties like surface area, pore volume, thermal stability and surface basicity increased with the carbonization temperature. These materials were evaluated for CO2 adsorption by fixed-bed column adsorption experiments. Adsorbent synthesized at 700°C was found to have the highest surface area and surface basicity along with maximum CO2 adsorption capacity among the synthesized adsorbents. Breakthrough time and CO2 equilibrium adsorption capacity were investigated from the breakthrough curves and were found to decrease with increase in adsorption temperature. Adsorption process for carbon adsorbent-CO2 system was found to be reversible with stable adsorption capacity over four consecutive adsorption-desorption cycles. From three isotherm models used to analyze the equilibrium data, Temkin isotherm model presented a nearly perfect fit implying the heterogeneous adsorbent surface.