यहां, हम एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करने के लिए संश्लेषित करने के लिए नाइट्रोजन/ऑक्सीजन दोहरे मैगनीज mesoporous कार्बन बायोमास से रासायनिक सक्रियण द्वारा अलग pyrolysis मोड में संशोधन के बाद । हम प्रदर्शित करते है कि माइक्रोवेव pyrolysis लाभ बाद में संशोधन की प्रक्रिया को एक साथ अधिक नाइट्रोजन और कार्बन पर ऑक्सीजन कार्यात्मक समूहों परिचय ।
घन (द्वितीय) के लिए उच्च नाइट्रोजन-/oxygen-chelating सोखना के साथ synthesizing बायोमास आधारित mesoporous सक्रिय कार्बन के लिए एक पर्यावरण के अनुकूल तकनीक का प्रस्ताव है । फॉस्फोरस एसिड के साथ गर्भवती विनर्माण अग्रदूत के रूप में उपयोग किया जाता है । pyrolyze के अग्रदूत, दो अलग हीटिंग मोड का उपयोग किया जाता है: माइक्रोवेव pyrolysis और पारंपरिक विद्युत-हीटिंग pyrolysis । परिणामस्वरूप विनर्माण-व्युत्पंन कार्बन नमूने नाइट्रीफिकेशन और कमी संशोधन के साथ संशोधित कर रहे हैं । नाइट्रोजन (एन)/oxygen (ओ) कार्यात्मक समूह एक साथ सक्रिय कार्बन की सतह के लिए शुरू कर रहे हैं, घन के अपने सोखना बढ़ाने (द्वितीय) जटिल और आयन-विनिमय द्वारा । लक्षण वर्णन और तांबे सोखना प्रयोगों के लिए चार तैयार कार्बन नमूनों की भौतिक गुणों की जांच करने और जो हीटिंग विधि N/O कार्यात्मक समूहों के डोपिंग के लिए बाद में संशोधन एहसान का निर्धारण किया जाता है । इस तकनीक में, नाइट्रोजन सोखना के डेटा का विश्लेषण के आधार पर, रूपान्तर अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी, और बैच सोखना प्रयोगों को बदलने, यह सिद्ध होता है कि माइक्रोवेव-pyrolyzed कार्बन अधिक दोष साइटों है और, इसलिए, समय की बचत प्रभावी माइक्रोवेव pyrolysis अधिक N/O प्रजातियों के लिए कार्बन योगदान देता है, हालांकि यह एक कम विशिष्ट सतह क्षेत्र की ओर जाता है । इस तकनीक उच्च नाइट्रोजन और ऑक्सीजन सामग्री और भारी-अपशिष्ट remediation अनुप्रयोगों में धातु आयनों की एक उच्च सोखना क्षमता के साथ अधिशोषक संश्लेषण के लिए एक होनहार मार्ग प्रदान करता है ।
सक्रिय कार्बन एक विकसित छिद्रित संरचना, एक उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र, और विभिंन सतह कार्यात्मक समूहों के रूप में अद्वितीय सोखना गुण, है; इसलिए, यह जल उपचार या शुद्धि1,2,3,4में एक adsorbent के रूप में कार्यरत है । इसके भौतिक लाभ के अलावा, सक्रिय कार्बन लागत प्रभावी और पर्यावरण के लिए हानिरहित है, और इसके कच्चे माल (जैसे, बायोमास) प्रचुर मात्रा में है और आसानी से प्राप्त5,6। सक्रिय कार्बन के भौतिक गुण इसके तैयारी में और सक्रियण प्रक्रिया7की प्रायोगिक शर्तों पर उपयोग किए जाने वाले पुरोगामी पर निर्भर करते हैं ।
दो तरीकों आमतौर पर सक्रिय कार्बन तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है: एक कदम और एक दो कदम8दृष्टिकोण । शब्द एक कदम दृष्टिकोण दो कदम दृष्टिकोण है कि क्रमिक रूप से संदर्भित करता है, जबकि कार्बन और एक साथ सक्रिय किया जा रहा है पुरोगामी को संदर्भित करता है । ऊर्जा संरक्षण और पर्यावरण संरक्षण को ध्यान में रखते हुए, एक कदम दृष्टिकोण अपने निचले तापमान और दबाव की मांग के लिए और अधिक पसंद किया जाता है ।
इसके अलावा, रासायनिक और शारीरिक सक्रियण सक्रिय कार्बन के textural गुणों में सुधार करने के लिए उपयोग किया जाता है । रासायनिक सक्रियण क्योंकि इसकी कम सक्रियण तापमान, कम सक्रियण समय, उच्च कार्बन उपज, और अधिक विकसित और एक निश्चित डिग्री9में नियंत्रणीय ताकना संरचना की शारीरिक सक्रियण पर स्पष्ट लाभ के पास । यह परीक्षण किया गया है कि रासायनिक सक्रियण एच3पीओ4, ZnCl2, या अंय विशिष्ट रसायनों, pyrolysis द्वारा सक्रिय कार्बन के porosity बढ़ाने के बाद के साथ टाक के रूप में इस्तेमाल किया बायोमास गर्भवती द्वारा किया जा सकता है, क्योंकि बायोमास के lignocellulosic घटकों को आसानी से एक बाद हीटिंग उपचार द्वारा हटाया जा सकता है, इन रसायनों की हाइड्रोजन क्षमता के कारण10,11। इसलिए, रासायनिक सक्रियण बहुत सक्रिय है कार्बन pores के गठन को बढ़ाता है या12संदूषणों को adsorptive प्रदर्शन में सुधार । एक अंलीय उत्प्रेरक एच3पीओ4को पसंद है, इसकी अपेक्षाकृत कम ऊर्जा की मांग, उच्च उपज है, और13पर्यावरण पर कम प्रभाव के कारण ।
माइक्रोवेव pyrolysis समय बचत, वर्दी आंतरिक हीटिंग, ऊर्जा दक्षता, और चयनात्मक हीटिंग में श्रेष्ठता है, यह संश्लेषण के लिए एक वैकल्पिक हीटिंग विधि बनाने-कार्बन14,15सक्रिय । पारंपरिक बिजली के हीटिंग के साथ तुलना में, माइक्रोवेव pyrolysis थर्मामीटरों रासायनिक प्रक्रियाओं को बढ़ाने और कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को बढ़ावा कर सकते है16। हाल ही में, व्यापक अध्ययन एक कदम माइक्रोवेव pyrolysis9,17,18,19का उपयोग बायोमास से रासायनिक सक्रियण द्वारा सक्रिय कार्बन तैयार करने पर ध्यान केंद्रित किया है । तो, यह काफी जानकारीपूर्ण और पर्यावरण के अनुकूल है, माइक्रोवेव द्वारा बायोमास-आधारित सक्रिय कार्बन संश्लेषण के लिए एच3पीओ4 सक्रियकरण सहायता प्रदान की है ।
इसके अलावा, विशिष्ट भारी धातु आयनों की ओर सक्रिय कार्बन के सोखना समानताएं में सुधार करने के लिए, heteroatom द्वारा संशोधन [एन, ओ, सल्फर (एस), आदि] कार्बन संरचनाओं में डोपिंग का प्रस्ताव किया गया है, और यह एक वांछनीय विधि साबित हो गया है 20,21,22,23,24,25,26। में या एक ग्रेफाइट परत के किनारों पर दोषपूर्ण साइटों heteroatoms द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है कार्यात्मक27समूहों उत्पंन करते हैं । इसलिए, नाइट्रीफिकेशन और कमी संशोधन के लिए परिणामी कार्बन नमूनों को संशोधित करने डोप N/O कार्यात्मक समूहों जो कुशलतापूर्वक भारी धातु के साथ समंवय और आयन-एक्सचेंज28के रूप में समन्वय में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए उपयोग किया जाता है ।
ऊपर के निष्कर्षों के आधार पर, हम रासायनिक सक्रियण और दो अलग pyrolysis तरीकों संशोधन द्वारा पीछा किया द्वारा बायोमास से N/ओ दोहरे-मैगनीज mesoporous कार्बन संश्लेषित करने के लिए एक प्रोटोकॉल मौजूद । इस प्रोटोकॉल भी निर्धारित करता है जो हीटिंग विधि एन/ओ कार्यात्मक समूहों के डोपिंग के लिए आगामी संशोधन एहसान और, इस प्रकार, सोखना प्रदर्शन को बढ़ाने ।
इस प्रोटोकॉल में से एक महत्वपूर्ण कदम एक कदम दृष्टिकोण द्वारा बेहतर भौतिक गुणों के साथ mesoporous कार्बन की सफल तैयारी है, जहां इष्टतम प्रयोगात्मक स्थितियों का निर्धारण किया जाना चाहिए । तो, पिछले एक अध्ययन ?…
The authors have nothing to disclose.
लेखक चीन के केंद्रीय विश्वविद्यालयों (सं. KYZ201562), चीन Postdoctoral विज्ञान कोष (सं. 2014M560429) और Jiangsu प्रांत के प्रमुख अनुसंधान और विकास योजना के लिए मौलिक अनुसंधान कोष स्वीकार करते है (सं. BE2018708) ।
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 |