氮掺杂多孔碳及其对煤层气中CO2/CH4的分离性能研究

氮掺杂多孔碳及其对煤层气中CO₂/CH₄的分离性能研究

作者

魏建平陆彤苏建宇杨娟
单位

河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地河南理工大学安全科学与工程学院煤炭安全生产河南省协同创新中心中煤平朔集团有限公司
摘要

为寻求一种高效分离煤层气中CO2的方法,以提高瓦斯点火能力及利用率,通过碳化有机盐、氮掺杂方法制备一种对CO2/CH4具有高吸附性能、高分离性能的碳材料。通过扫描电镜、透射电镜表征可知,氮掺杂的碳材料具有发达的孔结构、沙漠玫瑰状的外观结构。氮气等温吸附测试表明,碳材料具有高比表面积(9371 373 m2·g-1)及丰富的微孔孔道结构(孔容0.430.62 m3·g-1)等特性。通过氮原子的掺杂可有效减小孔径,将材料中的CO2/CH4选择吸附性从2.74倍提高至5.26倍,CO2/CH4吸附分离系数从3.82提高至7.81。该法制备的碳材料在分离瓦斯中CO2、提高瓦斯点火能力和利用效率方面具有广阔的应用前景。
关键词

碳材料煤层气选择性吸附CO2/CH4分离性能
基金项目(Foundation)

国家自然科学基金资助项目(51404100,51574112,51304072)；教育部创新团队计划项目(IRT_16R22)；河南省科技创新杰出青年基金资助项目(164100510013)；
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