Sulfur-Doped porous carbon Adsorbent: A promising solution for effective and selective CO2 capture

碳化 热解 吸附 碳纤维 化学工程 杂原子 硫黄 材料科学 吸附剂 多孔性 比表面积 选择性 无机化学 化学 有机化学 复合材料 催化作用 戒指(化学) 复合数 工程类 冶金
作者
Jiali Bai,Jiawei Shao,Qiyun Yu,Müslüm Demir,Bilge Nazli Altay,Turgunov Muhammad Ali,Yongfu Jiang,Linlin Wang,Xin Hu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:479: 147667-147667 被引量:85
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.147667
摘要

The effective and selective capture of CO2 through the rational design of microstructures and the synthesis of carbon materials with enriched surface functionality is of utmost importance in mitigating CO2 emissions. In this study, we successfully prepared a novel type of S-doped porous carbon material with a high surface area and a significant volume of micropores in a straightforward manner. This was achieved by pyrolyzing carbonized coconut shells (CS) with potassium thiosulfate K2S2O3 (PT) as an activating and sulfur supply agent. By adjusting the pyrolysis temperature within the range of 650–750 °C, we obtained carbon materials with varying surface areas (887–1924 m2/g), pore volumes (0.35–0.95 cm3 g−1), and a homogeneous distribution of sulfur content (up to 12.26 wt%) within the carbon framework. The optimal S-doped porous carbon demonstrated the adsorption capacities of 3.59 mmol g−1 at 25 °C and 5.31 mmol g−1 at 0 °C under 1 bar. Additionally, the prepared sorbent exhibited favorable CO2/N2 selectivity, high isosteric heat, and stable cycling performance. These excellent CO2 capture properties can be attributed to the materials' high microporosity and well-dispersed sulfur functionality in the carbon framework. Collectively, these findings highlight the potential of these novel carbon materials with heteroatom doping as efficient adsorbents for the selective capture of CO2, presenting a viable solution in the quest for effective CO2 mitigation.
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