Preparation of copper-loaded porous carbons through hydrothermal carbonization and ZnCl2 activation and their application to selective CO adsorption: Experimental and DFT calculation studies

吸附 水热碳化 碳化 选择性 化学工程 多孔性 纤维素 材料科学 碳纤维 热液循环 选择性吸附 色散(光学) 化学 无机化学 有机化学 催化作用 复合数 复合材料 工程类 物理 光学
作者
Hee-Sun Yun,Yu Jin Kim,Seung Bin Kim,Hyung Jin Yoon,Sang Kyu Kwak,Ki Bong Lee
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier BV]
卷期号:426: 127816-127816 被引量:41
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2021.127816
摘要

CO is used as a raw material to produce valuable chemicals. Adsorption using solid materials can be employed to separate and recover CO from gas mixtures. In this study, cellulose-based, porous carbons were prepared via hydrothermal carbonization and ZnCl2 activation. The prepared porous carbons were used for CO separation after CuCl loading by a facile solid-state dispersion method to induce π-complexation and eventually enhance the affinity toward CO. The sample with the highest CO uptake of 3.62 mmol g-1 at 298 K and 101 kPa had a carbon:CuCl loading ratio of 1:1. This is the highest reported CO adsorption on porous carbons using CuCl as a π-complexation-inducing material. In addition, several factors, including the selectivity of CO against CO2 and the cyclic stability using vacuum regeneration, demonstrated the potential for industrial applications. Density functional theory (DFT) calculations theoretically elucidated that the presence of small and well-dispersed CuCl clusters induce excellent CO-selective adsorption performance, which is in accordance with the experimental results.
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