Hierarchical porous carbon with tunable apertures and nitrogen/oxygen heteroatoms for efficient adsorption and separation of VOCs

杂原子 吸附 甲醇 氮气 碳纤维 活性炭 化学工程 多孔性 分子 微型多孔材料 化学 材料科学 无机化学 有机化学 复合材料 戒指(化学) 复合数 工程类
作者
Yang Guo,Changqing Su,Hongyu Chen,Jinxian Wang,Baogen Liu,Zheng Zeng,Liqing Li
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:471: 144558-144558 被引量:25
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.144558
摘要

Porous carbon materials are good adsorbent candidates for removing volatile organic compounds (VOCs) due to their reliability and cost-effectiveness. Especially, the pore size distribution (PSD) of porous carbon materials plays a critical role in VOCs adsorption and separation. In this study, we present benzimidazole-derived porous carbons (BICs) with controllable pore size and oxygen/nitrogen heteroatoms. The pore size is controlled by adjusting the reaction degree of inorganic salt (K2CO3) and nitrogen-containing groups in the system. The tunable pore size distribution makes BICs highly efficient for the adsorption and separation of VOCs. BIC-3-900 exhibits a dominant pore size distribution of 3.0–4.0 nm and an exceptionally high total pore volume of 2.42 cm3/g, leading to ultra-high adsorption capacities for benzene and methanol (22.19 and 52.65 mmol/g, respectively) at 293 K. In addition, BIC-1-700 dominated by the micropore size is more favorable for adsorbing low-concentration small molecule VOCs (with a dynamic adsorption capacity of 4.21 mmol/g for methanol at 3800 ppm). In terms of the adsorptive separation performance, BIC-1-900 has an efficient benzene/methanol selectivity (∼30.13) due to its PSD (1.2–2.0 nm) which was more favorable for capturing low-concentration benzene. Moreover, both experimental and simulation (GCMC and DFT) results demonstrate that the abundant N/O heteroatoms doping in BIC-1-700 results in charge heterogeneity and stronger electrostatic affinity for polar VOCs molecules. Herein, our findings suggest that BICs with controllable pore size and oxygen/nitrogen heteroatoms have significant potential in practical VOCs capture and separation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
陶帅帅完成签到,获得积分10
5秒前
小代完成签到,获得积分10
7秒前
丘比特应助绯丶采纳,获得10
7秒前
毛益聪完成签到,获得积分10
8秒前
恢复出厂设置完成签到,获得积分10
8秒前
11秒前
11秒前
利物浦2024完成签到,获得积分10
14秒前
ztl发布了新的文献求助10
18秒前
田様应助QDU采纳,获得10
18秒前
充电宝应助csj采纳,获得10
19秒前
利物浦996完成签到,获得积分10
21秒前
23秒前
28秒前
29秒前
畅快海云完成签到 ,获得积分10
32秒前
笨笨芯发布了新的文献求助30
34秒前
Yxy2021发布了新的文献求助10
35秒前
wys完成签到,获得积分10
36秒前
CodeCraft应助Ztx采纳,获得10
37秒前
38秒前
shaw完成签到,获得积分10
39秒前
39秒前
Lucas应助jjjdcjcj采纳,获得10
39秒前
领导范儿应助当代鲁迅采纳,获得10
39秒前
41秒前
Wang完成签到,获得积分10
41秒前
孙燕应助H28G采纳,获得10
42秒前
QYPANG发布了新的文献求助10
42秒前
wuy发布了新的文献求助10
45秒前
45秒前
Xin发布了新的文献求助10
46秒前
磊磊完成签到,获得积分10
46秒前
脑洞疼应助風声鶴唳采纳,获得10
48秒前
小布丁完成签到 ,获得积分10
50秒前
重重重飞完成签到 ,获得积分10
51秒前
jjjdcjcj发布了新的文献求助10
51秒前
53秒前
wuy完成签到,获得积分10
54秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 370
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 320
Aktuelle Entwicklungen in der linguistischen Forschung 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3993097
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3534001
关于积分的说明 11264347
捐赠科研通 3273705
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1806142
邀请新用户注册赠送积分活动 883003
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 809652