納米炭片實(shí)現(xiàn)高效分離氣體

如何實(shí)現(xiàn)低能耗且高效的氣體分離是當(dāng)前分離領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。近日，大連理工大學(xué)化工學(xué)院院長(zhǎng)陸安慧教授團(tuán)隊(duì)合成了一系列孔徑精準(zhǔn)可控的分子篩型納米炭片，實(shí)現(xiàn)了多種混合氣的高效分離。

炭質(zhì)吸附劑因其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐水汽、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于氣體吸附分離，微孔尺寸是決定其分離性能的關(guān)鍵因素。然而，由于常規(guī)炭前驅(qū)體的顆粒尺寸多在微米量級(jí)以上，熱解過程中存在傳質(zhì)和傳熱不均勻的問題，導(dǎo)致微孔尺寸難以調(diào)控。此外，常見多孔炭骨架結(jié)構(gòu)單元尺寸大、孔壁厚，由此導(dǎo)致的氣體分子擴(kuò)散路徑長(zhǎng)、內(nèi)部微孔利用率低等問題也亟待解決。

陸安慧教授團(tuán)隊(duì)基于溫控相轉(zhuǎn)變方法，合成了孔徑精準(zhǔn)可控的分子篩型納米炭片，這種納米炭片碳含量超過80%，微孔孔徑在0.53～0.58 nm范圍精準(zhǔn)可調(diào)，炭片厚度在30～65 nm精準(zhǔn)可控。用于氣體分離時(shí)，納米炭片可實(shí)現(xiàn)低壓下對(duì)吸附質(zhì)分子的大量、快速吸附。在常溫常壓條件下，納米炭片對(duì)CO2，C2H6和C3H8表現(xiàn)出高吸收量和選擇性。

此外，模擬真實(shí)天然氣組成的動(dòng)態(tài)穿透實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，該多孔炭材料具有吸附量大、選擇性好、再生容易、耐水汽性能好的優(yōu)點(diǎn)。