高い窒素-メソ孔炭素のバイオマス ベースの準備/電子レンジ前熱分解による銅 (ii) 酸素キレート吸着
Summary
ここでは、異なる分解モード変更後に薬品賦活法によるバイオマスからデュアル ドープ メソポーラス炭素窒素/酸素を合成するプロトコルを提案します。そのマイクロ波熱分解炭素より窒素と酸素官能基を同時に紹介するその後の変更プロセスの利点を紹介します。
Abstract
バイオマスを用いたメソポーラスシリカを合成する環境にやさしい技術と高窒素 – 活性炭/酸素キレート吸着 cu (ii) を提案します。リン酸を含浸させたバガスは、前駆体として利用されています。前駆体を pyrolyze、2 つの別個の加熱モードを使用: マイクロ波熱分解と従来の電気加熱分解します。結果として得られるバガス由来の炭素サンプルは、硝化と還元変更で変更されます。窒素 (N) ・酸素 (O) の機能グループは、cu (ii) の錯化剤およびイオン交換による吸着を強化、活性炭の表面に同時に導入します。4 つの準備された炭素サンプルの物理化学的性質を調査し、加熱方法を支持する N/O 官能のドーピングの後の変更を決定する特性と銅の吸着実験を行ったこの手法では、窒素吸着、フーリエ変換赤外分光法、およびバッチ吸着実験データの解析に基づくマイクロ波熱分解炭素がより多くの欠陥サイトと、したがって、時間節約効果マイクロ波よね熱分解は、低比表面積につながるそれがカーボン、N/O 種以上を貢献しています。この手法より高い窒素と酸素含有量と重金属排水修復アプリケーションで高い吸着容量合成吸着剤への有望なルートを提供しています。
Introduction
活性炭が開発した多孔質構造、高表面積様々 な表面機能グループなどのユニークな吸着特性したがって、吸着剤として水治療や浄化1,2,3,4で採用されています。物理的な利点があります, 以外にも活性炭はコスト効率の高い、環境に無害である、(例えばバイオマス) 原料が豊富で簡単に得られる5,6。活性炭の物性は、その準備で使用される前駆物質と活性化プロセス7の実験条件によって異なります。
活性炭を準備する 2 つの方法が用いられます: ワンステップと 2 段階アプローチ8。用語 1 段階のアプローチは、炭化され、2 段階のアプローチは、順番を参照しながら同時にアクティブの前駆物質を指します。省エネや環境保護の観点からワンステップ アプローチは、低い温度と圧力を要求より優れています。
その上、化学と物理の活性化は、活性炭のテクスチャー特性を改善するために活用されます。化学活性化は、その下の活性化温度、活性化時間の短縮、炭素収とある特定の程度の9より開発され、制御可能な空隙構造のための物理的なアクティブ化の明白な利点を所有しています。H3PO4ZnCl2、またはので、活性炭の気孔率を増加する熱分解に続いて、他の特定の化学物質の原料として使用される含浸バイオマス化学活性化を実行できることがテストされていますこれら化学物質10,11の脱水素能力によりの後の加熱処理によるリグノ セルロース系バイオマスを簡単に削除できます。したがって、化学的活性化は大きく活性炭の細孔の形成を強化または汚染物質12吸着性能を向上します。酸性活性化 H3PO4、その比較的低いエネルギー需要より高い収穫のため、以下の13の環境への影響をお勧めします。
マイクロ波熱分解合成活性炭14,15に代替加熱して、選択加熱、エネルギー効率、均一な内部加熱時間の節約で優位性があります。マイクロ波熱分解は従来の電気暖房と比べると、熱化学プロセスを高め、特定の化学反応の16を促進できます。最近では、広範な研究は、ワンステップ マイクロ波熱分解9,17,18,19を用いたバイオマスから薬品賦活法による活性炭の準備に焦点を当てています。だから、かなり有益であり、環境に優しい合成マイクロ波 H3PO4活性化による活性炭のバイオマスをベースに、です。
さらに、特定の重金属に対する活性炭の吸着親和性を向上させるため、 [N、O、硫黄 (S) 等]はヘテロ原子が炭素構造にドーピングすることによって変更を提案されている、これはの望ましい方法であると証明されています20,21,22,23,24,25,26。欠陥サイトでまたはグラファイト層の端は、官能27を生成するヘテロ原子で置き換えることができます。したがって、硝化と還元の変更を使用して効率的に重金属錯化剤およびイオン交換28を形成するとの調整に重要な役割を果たす N/O 官能をドープする結果として生じる炭素サンプルを変更します。
上記の調査結果に基づいて、薬品賦活法によるバイオマスからの N/O デュアル ドープ メソポーラス カーボンと 2 つの異なる熱分解方法変更によるフォロー アップを合成するためのプロトコルを提案する.このプロトコルでは、N/O の機能グループのドーピングとは、吸着性能を高めその後の修正を支持する加熱方法も決定します。
Protocol
Representative Results
Discussion
このプロトコルでは、重要な手順の 1 つは最適な実験条件が判断される必要があるワンステップのアプローチでより良い物理化学的性質とメソ孔炭素の成功準備です。だから、以前の研究28行った直交配列マイクロ波熱分解実験、バガスとリン酸、熱分解の時間、電子レンジの電源と乾燥時間の含浸率の効果を考慮しました。その上、細心の退屈な Cu (II) に注意する必要が?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は中央大学の中国 (No.KYZ201562)、中国ポスドク科学基金 (号 2014 M 560429)、江蘇省号のキー研究開発計画の基礎的研究資金を認めるBE2018708)。
Materials
| All chemicals and reagents (phosphoric acid, etc.) | Nanjing Chemical Reagent Co., Ltd | Analytical grade | |
| Electric furnace | Luoyang Bolaimaite Experiment Electric Furnace Co., Ltd | ||
| Microwave oven | Nanjing Yudian Automation Technology Co., Ltd | 2.45 GHz frequency | |
| Surface-area and porosimetry analyzer | Beijing Gold APP Instrument Co., Ltd | Vc-Sorb 2800TP | |
| Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer | Nicolet | 6700 | |
| Flame atomic absorption spectrophotometry | Beijing Purkinje General Instrument Corporation | A3 | |
| Element Analyzer | Germany Heraeus Co. | CHN-O-RAPID |
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