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吸附高温CO2的类水滑石结构调控与吸附机制研究结题摘要

2022/07/16105 作者:佚名
导读:CO2作为一种主要的温室气体其捕获一直是研究的热点。本课题系统研究了一系列不同碳链长度和碳链结构的有机离子插层Mg3Al1 LDH对CO2吸附性能的影响规律,并构建了类水滑石/碳材料(氧化石墨烯/碳纳米管)复合材料,对其合成条件、吸附CO2性能、吸附条件、热稳定性、循环使用性能、和吸附机理等做了系统深入研究。通过材料设计成功制备出不同碳链长度的一元和二元线性羧酸根及含苯环有机阴离子插层的Mg3Al

CO2作为一种主要的温室气体其捕获一直是研究的热点。本课题系统研究了一系列不同碳链长度和碳链结构的有机离子插层Mg3Al1 LDH对CO2吸附性能的影响规律,并构建了类水滑石/碳材料(氧化石墨烯/碳纳米管)复合材料,对其合成条件、吸附CO2性能、吸附条件、热稳定性、循环使用性能、和吸附机理等做了系统深入研究。通过材料设计成功制备出不同碳链长度的一元和二元线性羧酸根及含苯环有机阴离子插层的Mg3Al1 LDH,通过系统探究发现了长碳链的羧酸根插层Mg3Al1 LDH有着较好的CO2吸附性能,直链结构的羧酸根比含苯环有机阴离子插层Mg3Al1 LDH的 CO2吸附性能好。其中,长碳链、直链结构的棕榈酸根插层的Mg3Al1 LDH(LDH-C16)为吸附量最优材料,吸附量达到0.91 mmol g-1。通过调控LDH-C16的镁铝比例及负载三元碱金属硝酸盐(LiNO3、NaNO3、KNO3)对其进行改性。研究表明,Mg20Al1-C16 LDH负载55 mol% 碱金属硝酸盐能将吸附量提高至3.21 mmol g-1,该材料表现出高CO2吸附性能和良好的循环稳定性,这种新型的CO2吸附剂在SWEGS反应中具有良好的应用前景。系统研究了LDH二维纳米单层的制备方法,采用层层剥离的方法制备了四种类水滑石纳米单层(LDH-NS),在对LDH-NS表征过程中,开发了一种简单,方便,可靠的证明LDH是否在甲酰胺中被剥离的方法—凝胶XRD法。另外还证明了LDH剥离液的浊度与被剥离程度没有必然的联系。采用静电自组装法合成了四种类水滑石/氧化石墨烯(LDH-NS/GO)复合材料;通过测定四种复合材料的吸附CO2性能,确定了每种复合材料的最佳合成条件,确定了复合材料的结构、形貌以及复合形式,解析了其提高吸附CO2效果的原因;分别采用静电自组装法和共沉淀法合成了三种不同类水滑石/氧化碳纳米管(LDH/OCNT)复合材料,通过探究其吸附CO2性能,确定了最佳复合比例。最后,本课题对LDH的吸附位点及吸附机理做了进一步探究,通过XRD和固体核磁表征提出了由于方镁石中的Mg被Al替代或者八面体水镁石中Al原子的空缺导致活性物质Mg-O键的出现可能是吸附过程的主要机理。

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