关键词:
生物炭
微量KOH
催化活化
CO
活化
碳捕获
摘要:
绿色、宏量转化固废生物质制备高品质活性炭的技术亟待开发。本文提出了一种使用微量KOH催化CO2活化生物炭制备碳吸附剂的技术。详细研究了生物炭的理化结构、微量K盐催化CO2活化机制和CO2吸附的应用特性。结果表明,微量K盐(<10%)催化CO2活化所制备的生物炭的比表面积(1244.09 m2/g)可接近100%KOH的活化效果(1425.10 m2/g),并且具有更多的超微孔结构(小于0.5 nm)和更高的石墨化程度。K盐通过形成KC(O)位点催化CO2与生物炭反应,并且CH4和CO产量决定了生物炭的孔隙结构。KBC在0和25°C下的吸附量分别为4.70和7.25 mmol/g,是目前同类型碳吸附剂的最高水平。5%KBC-CO2的CO2吸附容量分别为3.19和5.01 mmol/g,达到了当前的平均水平,并且CO2/N2(85∶15,v∶v)气氛下在0.02bar时的选择性分为64.71,且具有良好的循环稳定性。MD模拟结果表明,含氧基团可促进微孔对CO2的快速吸附和储存。上述结果表明,该技术路线简易,环保并且易扩展,为大规模制备高品质碳材料提供参考。