高校化学工程学报

2022, v.36(02) 258-267

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钴氮碳/碳纳米管的制备及染料吸附性能
Preparation of carbon/carbon nanotubes doped with Co/N and their dye adsorption performance

王剑南,贺鑫,黎声鹏,陈迪,廖丹葵,童张法

摘要(Abstract):

为了解决沸石咪唑酯骨架(ZIF-67)基碳材料比表面积和孔体积较小、氮含量较低、孔径分布不集中的问题,以微米级 ZIF-67 为模板,引入聚多巴胺(PDA)和三聚氰胺(MA)为共同碳氮前驱体以提升氮掺杂量和调节孔结构,在氢气和氩气的氛围中,利用 ZIF-67 中钴的自催化作用,经 800 ℃高温一步碳化制备得到钴氮掺杂的中空立方形多孔碳/碳纳米管(Co/N-HCPC/CNTs)。结果表明,Co/N-HCPC/CNTs 的比表面积、孔体积和氮掺杂量分别为 723.2 m~2·g~(-1)、1.873 cm~3·g~(-1)和 4.06 %;孔径集中分布在 1~30 nm,在 3.8 nm 处有最高分布,介孔对比表面积和孔体积的贡献率达 89.7% 和 98.39%。Co/N-HCPC/CNTs 表面存在较多的含氮含氧官能团,C 原子、N 原子与 Co 原子形成配位键,使 Co/N-HCPC/CNTs 具有较多的吸附活性位点;钴纳米颗粒被碳氮层包裹或封装在碳纳米管中,使材料具有稳定的磁性,易于实现固液分离。Co/N-HCPC/CNTs 对刚果红(CR)和孔雀石绿(MG)的最高吸附量为 361.7 mg·g~(-1)和 1 332.6 mg·g~(-1),吸附过程符合准二级动力学模型和 Freundlich 等温吸附模型。

关键词(KeyWords): ZIF-67;多孔碳;碳纳米管;有机大分子染料;吸附

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 广西科技重大专项(桂科AA16380050);; 广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室主任基金(2018Z001)

作者(Author): 王剑南,贺鑫,黎声鹏,陈迪,廖丹葵,童张法

参考文献(References):

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