常温合成硫掺杂微孔碳及其二氧化碳的吸附性能
Synthesis of Sulfur Doped Porous Carbon at Room Temperature for CO2 Adsorption
作者单位E-mail
郭宁宁 无机合成与制备化学国家重点实验室, 吉林大学化学学院, 长春 130012  
王宇 无机合成与制备化学国家重点实验室, 吉林大学化学学院, 长春 130012  
王润伟 无机合成与制备化学国家重点实验室, 吉林大学化学学院, 长春 130012 rwwang@jlu.edu.cn 
张宗弢 无机合成与制备化学国家重点实验室, 吉林大学化学学院, 长春 130012  
裘式纶 无机合成与制备化学国家重点实验室, 吉林大学化学学院, 长春 130012  
摘要: 常温下以间苯三酚和3-甲醛苯并噻吩作为原料,一步法合成了含硫酚醛树脂。在氩气保护下碳化,成功制备出了硫掺杂多孔碳(S-PC)。并利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)和氮气吸附-脱附仪对材料进行了形貌、结构和性能的表征。实验结果表明,所得样品具有较高比表面积和大量的微孔,经过调控,可以使制备的硫掺杂多孔碳的BET比表面积达到997 m2·g-1,并使其微孔孔体积达到0.44 cm3·g-1。得益于较高的比表面积以及其富含微孔的特性,当材料应用于二氧化碳吸附时,具有较高的CO2吸附量,在273和298 K时分别高达5.13,3.22 mmol·g-1,并具有良好的选择性。
关键词: 硫掺杂多孔碳  酚醛树脂  CO2吸附
基金项目: 国家自然科学基金(No.21390394,21261130584,21771082和91022030)和高等学校学科创新引智计划(No.B07016)资助项目。
Abstract: Sulfur doped porous carbon (S-PC) were obtained by direct carbonization of sulfur containing phenolic resins, which were synthesized through one step reaction between phloroglucinol and benzo[b]thiophenc-3-carboxaldehyde under room temperature. The material was characterized by scanning electron microscope (SEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD) and N2 sorption-desorption experiments. The obtained porous carbons possess high surface area with abundant of micropores. What's more, ultra-high surface area of 997 m2·g-1 along with ultra-large micropore volume of 0.44 cm3·g-1 could be obtained after carefully regulation the concentration of reactants. Owing to these fascinating characters like high surface area and rich of micropores, both high CO2 uptake capacity ( 5.13 and 3.22 mmol·g-1 for 273 and 298 K respectively) and high selectivity was obtained, which indicating it's promising sorbents for CO2.
Keywords: sulfur doped porous carbon  phenolic resin  CO2 sorption
投稿时间:2017-10-24 修订日期:2017-10-27
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郭宁宁,王宇,王润伟,张宗弢,裘式纶.常温合成硫掺杂微孔碳及其二氧化碳的吸附性能[J].无机化学学报,2017,33(11):2147-2152.
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