在模型中通过吸附捕获二氧化碳 基改性石墨烯孔

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 环境科学 环境科学
• 计算化学计算化学

背景情况:

• 人类对二氧化碳排放的担忧越来越大,需要有效的温室气体 (GHG) 捕获战略.
• 大气或燃烧后的碳捕获技术需要有效地将二氧化碳 (CO2) 与 (N2) 分离.

研究的目的:

• 理论上研究CO2和N2在各种碳结构上的表面结合能.
• 设计和评估一种功能化的新型石墨烯孔,以增强选择性二氧化碳吸附.

主要方法:

• 利用分子力学MM3参数设置来计算CO2和N2.2的理论表面结合能 (∆E).
• 模拟石墨烯,碳裂孔孔和碳纳米管以评估CO2/N2差异化.
• 开发并分析了一种具有基基团的功能化石墨烯孔,旨在与CO2结合.

主要成果:

• 石墨烯,碳裂孔孔和碳纳米管显示出有限的CO2/N2差异化,∆E(CO2) 与∆E(N2) 的比率为1.7-1.9.9.
• 功能化的石墨烯孔明显增强了对N2.2的二氧化碳吸附.
• 两层功能化的孔隙实现了∆E(CO2) = 73 kJ/mol和∆E(N2) = 6.8 kJ/mol,产生了大约10.7.7的∆E(CO2) /∆E(N2) 比率.

结论:

• 标准的基于碳的结构为高效的CO2/N2分离提供了不足的选择性.
• 新的基功能化石墨烯孔展示了选择性二氧化碳捕获的有希望的策略.
• 这种功能化的孔隙设计显示了提高碳捕获效率和减少温室气体排放的潜力.