Effect of the Position of Amine Groups on the CO2, CH4, and H2 Adsorption Performance of Graphene Nanoflakes

吸附 石墨烯 位阻效应 氢键 胺气处理 化学 之字形的 碳纤维 材料科学 化学工程 纳米技术 分子 有机化学 复合数 复合材料 数学 工程类 几何学
作者
Sangmin Park,Junghoon Yang,Hye‐Min Lee,Young‐Seak Lee,Youn‐Kyoung Lee,Yasuhiro Yamada,Nodo Lee,Jungpil Kim
出处
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research [American Chemical Society]
卷期号:62 (12): 5230-5240 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acs.iecr.2c04185
摘要

CO2 separation from CO2/CH4 and CO2/H2 mixtures is essential in H2 production from biogas. Although amine-functionalized carbon materials are excellent candidates for selective CO2 adsorption, their adsorption performance depends on the amine edge position, which requires further clarification. Herein, 19 graphene nanoflakes (GNFs) bearing two amines at various positions on the zigzag, corner, and armchair edges were evaluated. All structures exhibited better CO2 adsorption compared to CH4 and H2. In the GNFs with isolated amines, only one main bond (H2N–CO2) was involved in CO2 adsorption, which was influenced by charge transfer from the GNFs to CO2. GNFs with adjacent amines had an additional hydrogen bond (H2N–CO2) that became stronger with decreasing steric hindrance. The CO2 adsorption performance of amines decreased as the number of methyl groups on the nitrogen increased, which interfered with CO2 adsorption. The presence of H2O hindered the interaction of amines and CO2 owing to the strong hydrogen bond between H2O and amines.
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