25597

سنتز و مشخصه يابي كربن متخلخل حاصل از زيست توده قليايي كرفس به منظور به كارگيري در حذف كربن دي اكسيد

كارشناسي ارشد

نانوفناوري- نانومواد

1397

1400/7/7

حسين بنا متجدد امروز

احد قائمي

فناوري‌هاي نوين

در اين پژوهش يك سيستم سنتز سبز خودفعالساز براي كربن هاي متخلخل معرفي شده است. اين سيستم براي سنتز كربن هاي متخلخل سلسله مراتبي از زيست توده كرفس استفاده شد. فعال كننده هاي كربن متخلخل گازهايي بودند كه در طول عمليات پيروليز از پيش ماده آزاد مي شدند و منجر به سنتز كربن متخلخل بدون استفاده از هيچ فعال كننده اضافي مي شدند. بر اساس نتايج جذب و واجذب نيتروژن، كربن متخلخل بهينه در دماي 700 درجه سانتي گراد سنتز شده و مساحت سطح ويژه آن تا 1126 متر مربع بر گرم و حجم ميكروتخلخلها 0.69 سانتي متر مكعب بر گرم محاسبه شد. طيف سنجي فوتوالكترون اشعه ايكس (XPS) نشان دهنده وجود نيتروژن گرافيتي در ساختار كربني متخلخل بود. كربن متخلخل سنتز شده براي جذب كربن دي اكسيد در فشارهاي كم و زياد و چندين دماي مختلف استفاده شد. تحت فشار كم (0-1 بار) ، اين جاذب 5 ميلي مول بر گرم در 273 درجه كلوين و 2.03 ميلي مول بر گرم در 298 درجه كلوين جذب مي كند. علاوه بر اين، در فشارهاي زياد (2-10 بار) ايزوترم و مدلهاي جنبشي در دماي 298 درجه كلوين و فشار 9.5 بار، ايزوترم لانگموير مطابقت داده شده با بالاترين پتانسيل جذب، 9.57 ميلي مول بر گرم بود. فرايند جذب فيزيكي با آنتالپي 23.2 كيلوژول بر مول گزارش شد و مدل سينتيكي Fractional-order بهترين تطابق در منحني هاي سينتيكي بود. فناوري شرح داده شده يك استراتژي اميدوار كننده براي توليد كربن متخلخل دوست دار محيط زيست از ساير زيست توده ها در مقياس صنعتي ارائه مي دهد.

1400/09/14

Synthesis and characterization of porous carbon derived from celery biomass for use in carbon dioxide adsorption

9/29/2022 12:00:00 AM

A green self-activating synthesis system has been introduced for the porous carbons. This system was used for the synthesis of hierarchical porous carbons from celery wastes. The activating reagents were gases released during the pyrolysis treatment, resulting in the synthesis of porous carbons without using any extra activator. Based on the adsorption desorption results, the optimal porous carbons were synthesized at 700 °C, providing surface area as high as 1126 m2g-1 and micropore volume of about 0.7 cm3 g-1. X-ray Photoelectron Spectroscopy indicates the presence of graphitic nitrogen in the porous carbon structure. The synthesized porous carbons were applied for CO2 capture. CO2 adsorption test was performed at low and high pressures and several temperatures. Under low pressure (0-1 bar), this sorbent adsorbed 5 mmolg-1 at 0 °C and 2.03 mmolg-1 at 25 °C. Moreover, at high pressures adsorption isotherm and kinetic models at 298 °K and 9.5 bar, the fitted Langmuir isotherm with the highest adsorption potential was found to be 9.57 mmolg-1. The physisorption process was reported by enthalpy 23.2 kJ.mol-1 and the Fractionalorder kinetic model was found to be the best match in the kinetic curves. The sample exhibited stable CO2 adsorption in ten cycles, showing the high reusability for CO2 capture. Eventually, the technology described herein presents a promising strategy for producing ecofriendly porous carbon from other biomass wastes on the industrial scale.