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℃)CO
2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)CO
2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)CO
2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)。CO
2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CO
2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N
2吸附-脫附等溫線；和(B) LDO, LDO-SA和
xGO - LDO-SA的N
2吸附-脫附等溫線。
圖5. 在(15 vol% CO
2 + 85 vol% N
2)流量為50 mL/min時(shí)，吸附劑的CO
2吸附量隨時(shí)間的變化。
圖6. (A) LDO、LDO-SA和
xGO - LDO-SA的CO
2-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CO
2的原位DRIFTS光譜。
圖8. (A) LDO和(B) 6GO – LDO-SA在不同溫度下的CO
2吸附等溫線，(C) 6GO – LDO-SA樣品的Q
st與CO
2吸附的關(guān)系。
圖9. (A, C) CO
2吸附動(dòng)力學(xué)曲線，(B, D) CO
2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CO
2吸附吸收與CO
2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CO
2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://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.120686)上。原文：Graphene oxide-doped stearate-intercalated layered double oxide nanocomposites as high-performance CO
2 adsorbents。
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
