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【24h】

Asphalt-Derived High Surface Area Activated Porous Carbons for Carbon Dioxide Capture

机译：沥青捕获的高表面积活性多孔碳，用于二氧化碳捕集

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Research activity toward the development of new sorbents for carbon dioxide (CO2) capture have been increasing quickly. Despite the variety of existing materials with high surface areas and high CO2 uptake performances, the cost of the materials remains a dominant factor in slowing their industrial applications. Here we report preparation and CO2 uptake performance of microporous carbon materials synthesized from asphalt, a very inexpensive carbon source. Carbonization of asphalt with potassium hydroxide (KOH) at high temperatures (>600 degrees C) yields porous carbon materials (A-PC) with high surface areas of up to 2780 m2 g(-1) and high CO2 uptake performance of 21 mmol g(-1) or 93 wt % at 30 bar and 25 degrees C. Furthermore, nitrogen doping and reduction with hydrogen yields active N-doped materials (A-NPC and A-rNPC) containing up to 9.3% nitrogen, making them nucleophilic porous carbons with further increase in the Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface areas up to 2860 m2 g(-1) for A-NPC and CO2 uptake to 26 mmol g(-1) or 114 wt % at 30 bar and 25 degrees C for A-rNPC. This is the highest reported CO2 uptake among the family of the activated porous carbonaceous materials. Thus, the porous carbon materials from asphalt have excellent properties for reversibly capturing CO2 at the well-head during the extraction of natural gas, a naturally occurring high pressure source of CO2. Through a pressure swing sorption process, when the asphalt-derived material is returned to 1 bar, the CO2 is released, thereby rendering a reversible capture medium that is highly efficient yet very inexpensive.
机译：开发用于捕集二氧化碳（CO2）的新吸附剂的研究活动迅速增加。尽管具有高表面积和高二氧化碳吸收性能的现有材料多种多样，但是材料的成本仍然是减慢其工业应用的主要因素。在这里，我们报告了由沥青（一种非常便宜的碳源）合成的微孔碳材料的制备和CO2吸收性能。在高温（> 600摄氏度）下用氢氧化钾（KOH）碳化沥青会产生具有高达2780 m2 g（-1）的高表面积和21 mmol g的高CO2吸收性能的多孔碳材料（A-PC） （-1）或在30 bar和25摄氏度下为93 wt％。此外，氮掺杂并用氢还原会生成活性氮掺杂材料（A-NPC和A-rNPC），其中氮含量最高为9.3％，使其成为亲核多孔性碳在Brunauer-Emmett-Teller（BET）表面积中的进一步增加，对于A-NPC高达2860 m2 g（-1），并且在30 bar和25度下吸收的CO2达到26 mmol g（-1）或114 wt％ A-rNPC的C。这是活化的多孔碳质材料家族中报告的最高的二氧化碳吸收量。因此，由沥青制成的多孔碳材料具有优异的性能，可在天然气自然提取的高压天然气提取过程中，在井口可逆地捕获二氧化碳。通过变压吸附过程，当源自沥青的材料恢复到1 bar时，CO2释放，从而提供了一种可逆的捕获介质，该介质高效但非常便宜。

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