26055

سنتز و مشخصه يابي كربن متخلخل حاصل از پوست گردو به عنوان جاذب براي جذب N2 و O2

كارشناسي ارشد

نانوفناوري- نانومواد

1396

1400/9/13

حسين بنا متجدد امروز

فناوري‌هاي نوين

كربن هاي متخلخل حاصل از زيست توده به دليل خواص بافتي عالي، مساحت سطح بالا و هزينه كم، رايج ترين مواد جاذب براي جذب O2 و N2 هستند. روش سنتز بر اساس تكنيك خود فعال سازي براي جاذب كربن متخلخل، به روش سبز سنتز خود فعال شده توسعه داده شد. اين سيستم سازگار با محيط زيست براي سنتز كربن هاي متخلخل از پيش ماده ي پوست سخت گردو استفاده شد. سنتز جاذب با موفقيت در فرآيند كربن سازي يك مرحله اي انجام شد و فعال كنندها گازهايي هستند كه در فرآيند سنتز آزاد مي شوند. مورفولوژي و ساختار نمونه با ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني، ميكروسكوپ الكتروني عبوري با وضوح بالا، رامان، طيف‌هاي مادون قرمز تبديل فوريه، طيف‌سنجي فوتوالكترون پرتو ايكس، پراش پرتو ايكس، ترموگراويمتري و آناليز حرارتي تفاضلي مشخص شد. كربن‌هاي متخلخل در دماي 1000 سانتي‌گراد سنتز شدند و سطحي به اندازه(m2 .g -1) 4/2042 و حجم ريز منافذ حدود(m3 .g -1) 499/0 فراهم كردند. در دمايK 298 تحت فشار 5/9 بار، پتانسيل جداسازي O2 و N2 با استفاده از نمونه هاي كربن متخلخل مورد مطالعه قرار گرفت و ايزوترم هاي جرعه اي با بالاترين پتانسيل جذب(mmolg -1) 94/2 و ( mmolg -1) 67/2 تعيين شد. به ترتيب. نمونه O2 و N2 جداسازي پايدار را در طي ده چرخه نشان داد، كه قابليت استفاده مجدد بالا را براي جداسازي هوا نشان داد. در نهايت، فناوري توصيف شده يك استراتژي اميدواركننده براي توليد كربن متخلخل سازگار با محيط زيست از انواع زيست توده در مقياس صنعتي ارائه مي‌كند.

1400/11/26

Synthesis and characterization of porous carbon from walnut shell as adsorbent for N2 and O2 adsorption

12/4/2022 12:00:00 AM

Biomass-derived porous carbons are the most common adsorbent materials for O2/N2 adsorption because of their excellent textural properties, high surface area, and low expense. A new synthesis method based on a self-activation technique was developed for the new green porous carbon adsorbent. This ecofriendly system was used for the synthesis of hierarchical porous carbons from walnut-shell precursors. The sorbent was successfully synthesized by facile one-step carbonization, with the activating reagents being gases released during the activation. The sample morphology and structure were characterized by Field emission scanning electron microscopy, High-resolution transmission electron microscopy, Raman, Fourier transform infrared spectra, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray powder diffraction, Thermogravimetric, and differential thermal analysis. The optimal porous carbons were synthesized at 1000 °C, providing surface area as high as 2042.4 (m2. g-1) and micropore volume of about 0.499 (m3. g-1). At 298 K under 9.5 bar pressure, the potential for O2/N2 separation using porous carbon samples was studied, and the sips isotherms with the highest adsorption potential were determined to be 2.94 (mmol. gr-1) and 2.67 (mmol. gr-1), respectively. The sample exhibited stable O2/N2 separation in ten cycles, showing the high reusability for air separation. Finally, the technology described presents a promising strategy for producing eco-friendly porous carbon from a variety of biomass on an industrial scale.