Carbono jerárquico dopado con N como adsorbente de CO2 con alta selectividad de CO2 a partir de un precursor de...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencias del medio ambiente

Sus antecedentes:

• La captura y el secuestro de carbono (CCS) son esenciales para mitigar las emisiones de CO2 procedentes de fuentes puntuales.
• El desarrollo de sorbentes rentables con alta capacidad de CO2 y selectividad es esencial para una CAC eficiente.
• Los physisorbents ofrecen una baja energía de regeneración, pero tienen dificultades para lograr una alta capacidad y una selectividad de CO2/N2.

Objetivo del estudio:

• Sintetizar un nuevo material jerárquico de carbono dopado con nitrógeno para mejorar la captura de CO2.
• Lograr una selectividad de CO2/N2 récord y una alta capacidad de adsorción de CO2 en un carbono fisisorbtivo.
• Establecer una estrategia para el diseño de materiales de carbono porosos avanzados para la separación de gases.

Principales métodos:

• Síntesis controlada de carbono jerárquico dopado con N utilizando una molécula de pirrolo modificada y una plantilla de Pluronic.
• Utilizando enlaces de hidrógeno e interacciones electrostáticas para el co-ensamblaje y la formación de mesoporos.
• Carbonización y activación a baja temperatura para crear poros ultrapequeños y preservar grupos funcionales de nitrógeno.

Principales resultados:

• El carbono jerárquico N-dopado sintetizado exhibe una selectividad de la ley de Henry CO2 / N2 récord entre los carbonos fisicorptivos.
• El material tiene una alta capacidad de adsorción de CO2.
• Los poros ultrapequeños (d < 0,5 nm) y las fracciones de nitrógeno conservadas contribuyen a una mayor afinidad por el CO2.

Conclusiones:

• El nuevo carbono jerárquico dopado con nitrógeno ofrece una solución prometedora para la captura de carbono rentable.
• La estrategia de síntesis permite el desarrollo de materiales porosos avanzados para la separación de CO2.
• Este trabajo allana el camino para el diseño racional de polímeros porosos conjugados y materiales a base de carbono para diversas aplicaciones.