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大连理工合成纳米炭片实现高效气体分离

       大连理工大学化工学院院长陆安慧教授团队合成了一系列孔径精准可控的分子筛型纳米炭片,实现了多种混合气的高效分离。相关成果日前发表于《德国应用化学》杂志。

       气体混合是热力学自发过程。作为其可逆过程,气体分离需要外界做功,消耗能量。如何降低能耗,实现高效气体分离是当前的研究热点和难点。炭质吸附剂因其化学性质稳定、耐水汽、孔隙结构发达等特点,被广泛应用于气体吸附分离,而微孔尺寸是决定其分离性能的关键因素。由于常规炭前驱体的颗粒尺寸多在微米量级以上,热解过程中存在传质和传热不均匀的问题,生成sp3碳含量高的无序湍流状乱堆结构,导致微孔尺寸难以调控。

       陆安慧团队基于温控相转变方法,合成了孔径精准可控的分子筛型纳米炭片,这种纳米炭片sp2碳含量超过80%,微孔孔径在0.53 ~0.58纳米范围精准可调,炭片厚度在30~65 纳米内精准可控。用于气体分离时,纳米炭片可实现低压下对吸附质分子的大量、快速吸附。在常温常压条件下,纳米炭片对CO2、C2H6和C3H8表现出高吸收量和选择性。

       模拟真实天然气组成的动态穿透实验进一步证实,该多孔炭材料具有吸附量大、选择性好、再生容易、耐水汽性能好等优点。

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