从废咖啡粉中制备的活性炭的多孔结构和碎片尺寸

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 环境科学 环境科学

背景情况:

• 咖啡废弃物是一个重大的处置挑战.
• 将废弃物生物质价值化为功能材料对于可持续性至关重要.
• 多孔碳对于各种应用至关重要,包括吸附和催化.

研究的目的:

• 为了研究从咖啡废物中提取的多孔碳的形态演变.
• 为了优化一个一的氧化辅助过程,用于活性炭的生产.
• 描述合成碳的孔隙结构和表面特性.

主要方法:

• 咖啡废物的热化学处理使用氧化 (KOH) 在400-900°C.
• 通过热重力测量分析 (TGA),衍生热重力测量分析 (DTG),扫描电子显微镜 (SEM) 和吸附孔径测量进行材料表征.
• 使用巴雷特-乔纳-哈伦达 (BJH) 和非局部密度函数理论 (NL-DFT) 方法进行毛孔大小分布分析.
• 使用Frenkel-Halsey-Hill (FHH) 方法计算碎形维度.

主要成果:

• 咖啡废弃物中的半纤维素,纤维素和素的已确定的分解温度范围.
• 成功生产了可控制毛孔尺寸分布的活性炭.
• 达到高特异面积,最高可达1050m2/g.
• 对毛孔大小,面积和体积演变的详细比较分析.
• 单层和多层吸附的计算碎形尺寸.

结论:

• KOH辅助的热化学处理是一种有效的方法,用于将咖啡废物转化为具有高表面积的多孔碳.
• 该过程允许可调节的孔隙结构,使得衍生的活性碳适合吸附应用.
• 了解形态演变为从生物质废物中设计先进的多孔碳材料提供了洞察力.