متن کامل خبر


 
جلسه دفاع از رساله: خانم لیلا اخلاصی ، گروه: محیط زیست

خلاصه خبر: جلسه دفاع از رساله دکتری موضوع:سنتز گرافن از چوب صنوبر(populous alba) و اصلاح شیمیایی آن برای جداسازی دیاکسیدکربن از جریان گازی

  • عنوان: سنتز گرافن از چوب صنوبر(populous alba) و اصلاح شیمیایی آن برای جداسازی دی اکسیدکربن از جریان گازی
  • ارائه‌کننده: خانم لیلا اخلاصی
  • استاد راهنما: دکتر حبیب الله یونسی
  • استاد ناظر داخلی اول: دکتر عباس اسماعیلی ساری
  • استاد ناظر داخلی دوم: دکتر ربیع بهروز
  • استاد ناظر خارجی اول: دکتر علی اصغر قریشی
  • استاد ناظر خارجی دوم: دکترشهرام قاسمی میر
  • نماینده تحصیلات تکمیلی: دکتر حامد یوسف زاده
  • مکان: سالن دفاع(کاخ)دانشکده منابع طبیعی و علوم دریائی
  • تاریخ: 30/8/96
  • ساعت: 11صبح

چکیده: در این مطالعه به منظور جذب و جداسازی دی اکسیدکربن از جریان گازی، جاذب گرافن با استفاده از بیومس صنوبر و فعالساز KOH تهیه شد. در این تحقیق آزمایش های ساخت گرافن به روش یک عامل در هر بار طراحی شده و تاثیر پارامترهای نسبت KOH/C (2-4)، زمان فعال سازی (30-90) و دمای فعال سازی (750-C°950 )در فرایند سنتز گرافن و جذب CO2 مورد بررسی قرار گرفته است. پس از تعیین مشخصات نمونه های تهیه شده با آنالیز¬های عنصری، BET، TEM، FTIR و طیف سنجی رامان، عملکرد این نمونه ها برای جذب دی اکسیدکربن در سیستم حجم سنجی در فشار 1 تا 10 بار مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش نسبت فعال¬ساز از 2 به 3 مساحت سطحی، حجم میکروحفره و ظرفیت جذب دی اکسیدکربن افزایش یافت، در حالی که افزایش بیشتر نسبت فعال ساز منجر به کاهش مساحت سطحی، حجم میکروحفره و ظرفیت جذب دی اکسیدکربن شد. افزایش دمای فعالسازی منجر به افزایش مساحت سطحی و حجم حفره کل و کاهش حجم میکرو حفره شد. با افزایش زمان فعالسازی، مساحت سطحی و حجم حفره کل در ابتدا کاهش و سپس افزایش یافت. بر اساس نتایج حاصل شده از جذب دی¬اکسیدکربن، بیشترین ظرفیت جذب در فشار 1 بار برای نمونه سنتز شده در شرایط نسبت KOH/C 3:1، دمای 850 درجه سانتی¬گراد و زمان 1 ساعت،2/7 میلی مول برگرم به دست آمد. مدل های هم دمای لانگمایر و فرندلیچ برای توصیف داده های جذب استفاده شد که دراین میان مدل فرندلیچ به عنوان مدل مناسب¬تر برای توجیه رفتار جذب گرافن انتخاب شد. سپس به منظور بهبود عملکرد جذب، جاذب بهینه با روش های آمین دار کردن با اتیلن دی آمین و دوپ کردن نیتروژن با اوره اصلاح و مجدد با آنالیز های عنصری، BET، TEM، FTIR و RAMAN تعیین مشخصات شد. در فرایند دوپ کردن پارامترهای نسبت اوره به کربن(5/0 - 3) و دمای سنتز(600-800 درجه سانتی گراد) به عنوان عوامل تاثیرگذار در سنتز و جذب دی اکسیدکربن مد نظر قرار گرفت. عملکرد این نمونه های اصلاح شده نیز برای جذب دی اکسیدکربن در سیستم حجم سنجی در فشار 1 تا 10 بار بررسی شد. نتایج نشان دادند که نمونه آمین دار شده با اتیلن دی¬آمین به دلیل مساحت سطحی و حجم حفرات کمتر جذب کمتری نسبت به گرافن آمین دارنشده دارد، در حالی که نمونه های گرافن نیتروژن دوپ شده ظرفیت جذب بالاتری نسبت به گرافن دارند، به طوری که گرافن نیتروژن دوپ شده در شرایط نسبت اوره به کربن 2:1 و دمای سنتز 700 درجه سانتی گراد، ظرفیت جذب 87/10 میلی مول برگرم در فشار 1 بار را نشان دادند. برای بررسی کارایی جداسازی نمونه گرافن و گرافن نیتروژن دوپ شده از مدل محلول جذب شده ایده آل(IAST) و همدماهای جذب استفاده شد. طبق نتایج حاصل شده جاذب گرافن نیتروژن دوپ شده توانایی انتخاب پذیری CO2/CH4بالاتری نسبت به جاذب گرافن را نشان دادند.

Abstract In this study, graphene adsorbent was prepared using  Populus biomass and KOH activation in order to adsorb and seperate CO2 from flow gas. Different parameters including the KOH/C ratio (2-4), activation temperature (750-950 °C), and activation time (30-90 min) were investigated in the synthesis of graphene samples. The prepared graphene samples were characterized by elemental analysis, BET, TEM, FTIR, Raman spectroscopy, and then, their performance for CO2 adsorption was studied via a volumetric system with 1 to 10 bar pressure range. The results showed that the surface area, micro-pore volume, and the CO2 adsorption capacity have increases by increasing the KOH/C ratio from 2 to 3; however, a further increase of KOH/C ratio led to decrease of surface area, micro-pore volume, and the CO2 adsorption capacity. Further, increasing the activation temperature resulted in increase of surface area and total pore volume while decrease of micro-pore volume. According to the results of CO2 adsorption tests, the highest adsorption capacity at pressure of 1 bar was 7.2 mmol/g obtained for the graphene sample synthesized via KOH/carbon ratio of 3:1 at 850 °C for 1 h. Langmuir and Freundlich isotherm models have been used for adsorption data and meanwhile, Freundlich model was chosen as the more suitable one for describing graphene adsorption behavior. Moreover, amine functionalized graphene by ethylenediamine and nitrogen doped graphene via urea have been prepared as other CO2 adsorbents in order to improve the adsorption behavior of graphene samples and they were characterized by elemental analysis, BET, TEM, FTIR, and Raman spectroscopy. In the doping method, parameters including the ratio of urea to carbon (0.5-3) and the synthesis temperature (600-800 °C) were considered as main parameters for the synthesis of graphene adsorbent and CO2 adsorption. Also, the performance of the modified graphene samples for CO2 adsorption was investigated using volumetric system at a pressure of 1-10 bar. The results showed that amine functionalized graphene sample by ethylenediamine had less CO2 adsorption capacity compared to pure graphene which can be attributed to their lower surface area and pore volume as a result of filling the pores by amine. However, nitrogen doped graphene samples revealed higher CO2 adsorption capacity compared to pure graphene; the nitrogen doped graphene synthesized via urea to carbon ratio of 2:1 at 700 °C showed adsorption capacity of 10.87 mmol/g at 1 bar. The separation performance of graphene and nitrogen doped graphene was evaluated by Ideal adsorbed solution theory (IAST) and adsorption isotherms. Based on the achieved results, the nitrogen doped graphene sample showed higher selectivity for CO2/CH4 than graphene adsorbent. Keywords: graphene, KOH, n-doped graphene, Ideal Adsorbed Solution Theory, CO2
کلمات کلیدی : گرافن، KOH، دی اکسیدکربن، گرافن نیتروژن دوپ شده، تئوری محلول جذب شده ایده آل، صنوبر


29 آبان 1396 / تعداد نمایش : 3260