文章首次報道了氧化石墨烯(GO)摻雜硬脂酸插層雙氧化物(LDO)納米復合材料作為一種新型的中溫(200 ~ 400℃)CO
2吸附劑。GO的摻雜可以提高復合材料的穩定性。插入硬脂酸長碳鏈有機陰離子可顯著提高LDO-硬脂酸鹽(LDO-SA)對CO
2的吸附吸收(0.52 mmol/g)。6 wt%的GO - LDO-SA(6GO - LDO-SA)納米復合材料對CO
2的吸附量最大(0.83 mmol/g)，遠高于傳統LDO吸附劑(0.35 mmol/g)。6GO - LDO-SA的高性能與其表面積和基本位點量的增加有關。CO
2在納米復合材料上的吸附過程以化學吸附為主，吸附的CO
2主要以碳酸鹽的形式儲存。經過10次吸附和解吸循環試驗，6GO - LDO-SA的再生效率>88%，遠高于LDO。同時，6GO - LDO-SA吸附劑在中溫條件下表現為快速動力學(0.863 mmol/(g·min))。本研究制備的新型納米復合材料在二氧化碳捕獲方面具有廣闊的應用前景。
圖1. GO、硬脂酸、LDH、LDH-SA和
xGO - LDH- SA的TG譜圖。
圖2. (A) LDH, LDH-SA和
xGO - LDH-SA的XRD譜圖，(B) LDO，LDO-SA和
xGO - LDO-SA的XRD譜圖。
圖3. (a) LDH、(b) LDH-SA、(c) 6GO-LDH-SA、(d) LDO、(e) LDO-SA、(f) 6GO-LDH-SA的TEM圖像 (g) 6GO-LDH-SA元素映射圖對應的TEM圖像，(h-k) 6GO-LDH-SA元素映射圖。
圖4. (A) LDH、LDH-SA、
xGO - LDH- SA的N
2吸附-脫附等溫線；和(B) LDO, LDO-SA和
xGO - LDO-SA的N
2吸附-脫附等溫線。
圖5. 在(15 vol% CO
2 + 85 vol% N
2)流量為50 mL/min時，吸附劑的CO
2吸附量隨時間的變化。
圖6. (A) LDO、LDO-SA和
xGO - LDO-SA的CO
2-TPD譜，(B)總堿度或BET表面積與吸附吸收的關系。
圖7. LDO、LDO-SA和6GO - LDO-SA吸附CO
2的原位DRIFTS光譜。
圖8. (A) LDO和(B) 6GO – LDO-SA在不同溫度下的CO
2吸附等溫線，(C) 6GO – LDO-SA樣品的Q
st與CO
2吸附的關系。
圖9. (A, C) CO
2吸附動力學曲線，(B, D) CO
2分別在LDO和6GO - LDO-SA樣品上吸附的粒子內擴散圖。
圖10. 實驗得到了(A) LDO和(B) 6GO - LDO-SA的CO
2吸附吸收與CO
2壓力的函數關系，并根據Langmuir和Freundlich模型推測。
圖11. LDO、LDO-SA、6GO - LDO-SA的CO
2再生性能(q為實時吸附吸收，qo為初始吸附吸收)。
相關研究成果由北京工業大學環境與生命學部環境科學系、區域大氣復合污染防治北京市重點實驗室Kai Wu等人于2022年發表在Separation and Purification Technology (https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.120686)上。原文：Graphene oxide-doped stearate-intercalated layered double oxide nanocomposites as high-performance CO
2 adsorbents。
轉自《石墨烯研究》公眾號
