عامل دار کردن نانولوله های کربنی چنددیواره با دی آمین به منظور افزایش جذب کربن دی اکسید

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

انستیتو مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش، اصلاح نانولوله‏ های کربنی چنددیواره به منظور افزایش ظرفیت جذب کربن دی ‏اکسید می‏ باشد. برای دستیابی به این هدف، نانولوله­ های کربنی­ چند­دیواره خام طی یک فرایند دو مرحله ­ای، عامل­ دار شدند. در گام اول نانوله­ های­ کربنی­ چند­دیواره اولیه با استفاده از سولفوریک اسید و نیتریک اسید، اکسید شدند. در گام دوم  به منظور بهبود عملکرد نانولوله­ های کربنی­ چنددیواره در جذب گاز ­کربن­ دی­ اکسید، نانولوله­ های کربنی چند دیواره اکسید شده، توسط محلول 1و3-دی­آمینو­پروپان عامل ­دار شدند. مشخصه­ ها و ویژگی ‏های نانولوله­ های کربنی چند­دیواره­ اصلاح­ شده، با به ­کارگیری آنالیزهای طیف­ سنجی ­تبدیل ­­فوریه ­فروسرخ(FT-IR) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز جذب و واجذب نیتروژن مورد مطالعه قرار گرفتند. میزان جذب کربن­ دی­­ اکسید در بازه ­ی دمایی K 303-323 و تا فشار bar 3/17 با استفاده  از روش حجم­ سنجی اندازه ­گیری شد. در دمای K 303 و فشار bar 3/17 نانولوله ­ی کربنی چند­دیواره اصلاح­ شده با آمین، mg/g 71/92 کربن دی­ اکسید­ را جذب کرد، در حالی­ که میزان جذب کربن­ دی­ اکسید نانولوله­ ی ­کربنی خام در همین شرایط، تنها mg/g 49/48 بود. این نتیجه­ ها نشان داد گروه­ های آمینی که در زمان فرایند عامل ­دار کردن، بر روی سطح های کربنی متصل شده­ اند، سبب ایجاد سایت­ های جذب کربن دی ­اکسید­ بر روی سطح­ های نانولوله­ های کربنی چند­دیواره می­ شوند که این سبب افزایش ظرفیت جذب کربن دی­ اکسید در نانولوله­ های کربنی چنددیواره شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Hu, H., Zhang, T., Yuan, S., Tang, S., Functionalization of Multi-Walled Carbon Nanotubes with Phenylenediamine for Enhanced CO2 Adsorption, Adsorption, 23(1): 73-85 (2017).
[2] Mondal, M. K., Balsora, H. K., Varshney, P., Progress and Trends in CO2 Capture/Separation Technologies: A Review, Energy, 46(1): 431-441(2012).
[3] Paracelsus, T., Die Dritte Defension Wegen Des Schreibens Der Neuen Rezepte, Septem Defensiones, 1538: 510 (1965).
[4] Ye, Q., Jiang, J., Wang, C., Liu, Y., Pan, H.,  Shi, Y., Adsorption of Low-Concentration Carbon Dioxide on Amine-Modified Carbon Nanotubes at Ambient Temperature, Energy & Fuels, 26(4): 497-2504 (2012).
[5]  سعیدی، م و سیاوشی ف.، تولید هیدروژن با بازیافت گاز دورریز واحد آمونیاک برای تأمین خوراک پیل سوختی اکسید جامد و کاهش گازهای گلخانه­ای. نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 36(4): 221تا237 (1396).
[6] Stangeland, A., A Model for the CO 2 Capture Potential,  International Journal of Greenhouse Gas Control, 1(4): 418-429 (2007).
[7] White, C. M., Strazisar, B. R., Granite, E. J., Hoffman, J. S., Pennline, H. W., Separation and Capture of CO2 from Large Stationary Sources and Sequestration in Geological Formations—Coalbeds and Deep Saline Aquifers, Journal of the Air & Waste Management Association, 53(6): 645-715 (2003).
[8]    Aaron, D., Tsouris, C., Separation of CO2 from Flue Gas: A Review, Separation Science and Technology, 40(1-3): 321-348 (2005).
[9]  اسحاقی گرجی ز؛ ابراهیم پور گرجی ع.؛ ریاحی س.، مطالعه مولکولی ثابت هنری گاز کربن دی اکسید در حلال‌های خالص. نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 35(4): 99 تا110 (1396).
[10] Rochelle, G. T., “Amine Scrubbing for CO2 Capture,” Science, 325(5948): 1652-1654 (2009).
[11] Khatri, R. A., Chuang, S. S., Soong, Y., Gray, M., Thermal and Chemical Stability of Regenerable Solid Amine Sorbent for CO2 Capture, Energy & Fuels, 20(4): 1514-1520 (2006).
[12] Hsu, S.-C., Lu, C., Su, F., Zeng, W.,  Chen, W., Thermodynamics and Regeneration Studies of CO 2 Adsorption on Multiwalled Carbon Nanotubes, Chemical Engineering Science, 65(4): 1354-1361 (2010).
[13] Zhu, Z.-Z., Wang, Z., Li, H.-L., Functional Multi-Walled Carbon Nanotube/Polyaniline Composite Films as Supports of Platinum for Formic Acid Electrooxidation, Applied Surface Science, 254(10): 2934-2940 (2008).
[14] Smart, S., Cassady, A., Lu, G., Martin, D., The Biocompatibility of Carbon Nanotubes, Carbon, 44(6): 1034-1047 (2006).
[15] Gui, M. M., Yap, Y. X., Chai, S.-P.,  Mohamed, A. R., Multi-Walled Carbon Nanotubes Modified with (3-Aminopropyl) Triethoxysilane for Effective Carbon Dioxide Adsorption, International Journal of Greenhouse Gas Control, 14: 65-73 (2013).
[16] Schobert, H. H., Maroto-Valer, M. M., Lu, Z., “Development of Activated Carbons from Coal Combustion by-Products”, Pennsylvania State University, USA (2003).
[17] Yang, W., Thordarson, P., Gooding, J. J., Ringer, S. P., Braet, F., Carbon Nanotubes for Biological and Biomedical Applications, Nanotechnology, 18(41): 412001 (2007).
[18] Su, F., Lu, C., Cnen, W., Bai, H., Hwang, J. F., Capture of CO2 from Flue Gas via Multiwalled Carbon Nanotubes, Science of the total environment, 407(8): 3017-3023 (2009).
[19] Lu, C., Bai, H., Wu, B., Su, F.,  Hwang, J. F., Comparative Study of CO2 Capture by Carbon Nanotubes, Activated Carbons, and Zeolites, Energy & Fuels, 22(5): 3050-3056 (2008).
[20] Lu, C., Wu, B., Chen, W., Lin, Y.-K., Bai, H., Capture of Carbon Dioxide by Modified Multiwalled Carbon Nanotubes, Environanotechnology, 55-69: Elsevier Amsterdam (2010).
[21] Lee, M.-S., Lee, S.-Y., Park, S.-J., Preparation and Characterization of Multi-Walled Carbon Nanotubes Impregnated with Polyethyleneimine for Carbon Dioxide Capture, International Journal of Hydrogen Energy, 40(8): 3415-3421 (2015).
[22] Khalili, S., Ghoreyshi, A. A., Jahanshahi, M., Pirzadeh, K., Enhancement of Carbon Dioxide Capture by Amine‐Functionalized Multi‐Walled Carbon Nanotube, Clean–Soil, Air, Water, 41(10): 939-948 (2013).
[23] Thommes, M., Kaneko, K., Neimark, A. V., Olivier, J. P., Rodriguez-Reinoso, F., Rouquerol, J.,  Sing, K. S., Physisorption of Gases, with Special Reference to The Evaluation of Surface Area and Pore Size Distribution (IUPAC Technical Report), Pure and Applied Chemistry, 87(9-10): 1051-1069 (2015).
[24] Liu, Q., Shi, Y., Zheng, S., Ning, L., Ye, Q., Tao, M., He, Y., Amine-Functionalized Low-Cost Industrial Grade Multi-Walled Carbon Nanotubes for the Capture of Carbon Dioxide, Journal of Energy Chemistry, 23(1): 111-118 (2014).
[25]  Yao, M., Dong, Y., Hu, X., Feng, X., Jia, A., Xie, G., Hu, G., Lu, J., Luo, M., Fan, M., Tetraethylenepentamine-Modified Silica Nanotubes for Low-Temperature CO2 Capture, Energy & Fuels, 27(12): 7673-7680 (2013).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار