用于高氧化激活碳纳米纤维的后处理策略
Tom Fischer1,2, Ansgar Kretzschmar1, Victor Selmert1,2
1Forschungszentrum Jülich GmbH, Institute of Energy and Climate Research (IEK-9) - Fundamental Electrochemistry Jülich 52425 Germany.
RSC advances
|January 26, 2024
概括
控制碳纳米纤维的KOH激活后的氧气流,可以防止 pyrophoric反应. 较低的氧气流量提高了材料的性能,并大大提高了二氧化碳吸附能力.
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.
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 基于聚烯基的碳纳米纤维使用氧化 (KOH) 激活.
- 在KOH激活后的大气后处理条件会影响得到的碳纳米纤维特性.
- 了解这些后处理效应对于优化材料性能至关重要.
研究的目的:
- 为了研究两个不同的大气后处理条件 (高O2流与低O2流) 在KOH激活后对碳纳米纤维的影响.
- 分析在后处理过程中发生的反应及其对碳纳米纤维结构和吸附性能的影响.
- 确定最佳的后处理策略,以提高二氧化碳吸附能力.
主要方法:
- 热重力测量分析 (TGA) 和差分扫描热量测量 (DSC) 用于研究反应和热稳定性.
- 扫描电子显微镜 (SEM) 用于形态分析.
- 拉曼光谱和元素分析用于结构和组成的表征.
- 测量CO2和Ar气体吸附量,以确定表面积,孔径分布和吸附能力.
主要成果:
- 高O2流量后处理导致了 pyrophoric 效应,归因于金属氧化和碳燃烧.
- 低O2流量后处理抑制了 pyrophoric 效应,防止在SEM图像中观察到的材料降解.
- 低O2流量显著改善了材料性能,使微孔体积从0.424cm3g-1增加到0.806cm3g-1.
- 在低O2流量条件下,CO2吸附能力在1bar时增加38%,达到6.6mmolg-1.
结论:
- 在高O2流量下观察到的火热效应与外热氧化和随后的碳燃烧有关.
- 低O2流量后处理是缓解 pyrophoricity 和保持KOH活性碳纳米纤维的完整性的关键策略.
- 优化后处理大气条件,特别是使用低O2流量,大大提高了这些材料的二氧化碳吸附性能.
