武漢大學(xué)李進軍團隊Appl.Catal.B:Environ. 國儀BET助力炭材料去除揮發(fā)性有機物研究

CIQTEK精選成果簡報

Appl. Catal. B：多孔石墨化炭負(fù)載FeOCl作為雙功能吸附催化劑用于含氯揮發(fā)性有機化合物的濕式過氧化物氧化：介孔的影響和機理研究

Porous graphitized carbon-supported FeOCl as a bifunctional adsorbent-catalyst for the wet peroxide oxidation of chlorinated volatile organic compounds: Effect of mesopores and mechanistic study

——武漢大學(xué) 李進軍老師課題組

濕式洗滌與吸附增強型異質(zhì)高級氧化工藝（AOPs）相結(jié)合，是處理含氯揮發(fā)性有機化合物（CVOCs）的有效方法。武漢大學(xué)李進軍老師課題組開發(fā)了一種多孔石墨化炭 (PGC) 負(fù)載的FeOCl催化劑，可有效去除氣態(tài)二氯乙烷、三氯乙烯、二氯甲烷和氯苯。通過BET表征及吸附性能分析得到PGC負(fù)載FeOCl催化劑具有發(fā)達(dá)的介孔結(jié)構(gòu)，可加快有機分子在顆粒內(nèi)的擴散，表現(xiàn)出對CVOCs更好的去除性能。

研究中使用國儀量子V-Sorb X800系列產(chǎn)品

Chem. Eng. J：微介孔石墨化炭纖維作為疏水吸附劑可去除空氣中的揮發(fā)性有機化合物

Micro-mesoporous graphitized carbon fiber as hydrophobic adsorbent that removes volatile organic compounds from air

活性炭纖維（ACFs）是一類受歡迎的揮發(fā)性有機化合物（VOCs）吸附劑，武漢大學(xué)李進軍老師課題組采用KOH催化石墨化的方法制備了疏水性增強的多孔石墨化炭纖維（PGCFs），并研究了其對代表性揮發(fā)性有機化合物的吸附能力，通過表征表明PGCF具有超過2200 m2/g的高比表面積和微介孔結(jié)構(gòu)，在潮濕條件下對有機物的選擇性吸附能力得到提高。

研究中使用國儀量子V-Sorb X800系列產(chǎn)品

Chem. Eng. J：用于吸附揮發(fā)性有機化合物的竹制疏水多孔石墨化炭

Bamboo-derived hydrophobic porous graphitized carbon for adsorption of volatile organic compounds

采用復(fù)合催化石墨化法制備了疏水竹基多孔石墨化炭（BPGCs），研究其對甲苯、環(huán)己烷和乙醇的吸附性能，并通過BET表征測試了不同合成溫度下制備得到的炭材料的比表面積大小、微介孔比例，為評價炭材料的吸附性能提供一定的理論支撐。

研究中使用國儀量子V-Sorb X800系列產(chǎn)品

材料吸附性能表征技術(shù)

通過光催化驅(qū)動CO2減排，再加上光氧化轉(zhuǎn)化塑料廢物為增值化學(xué)品，是一種解決溫室和環(huán)境危機的有效策略。通過比表面及孔徑分析儀對不同比例下合成的多孔石墨化炭（PGCs）和PGC負(fù)載FeOCl催化劑（FeOCl/PGCs）進行表征，N2吸脫附等溫線如下圖1d所示。PGC0和FeOCl/PGC0對N2的吸附量主要在P/P0< 0.1的低相對壓力段，這是微孔材料的典型特征。

相比之下，其他PGCs和FeOCl/PGCs的N2吸附量隨相對壓力的增加而持續(xù)增加，且等溫線均存在滯后環(huán)，表明材料中存在介孔結(jié)構(gòu)。FeOCl/PGC催化劑的等溫線特征與其相應(yīng)的PGC載體非常相似，僅存在氮吸收量略有下降的區(qū)別，這表明催化劑負(fù)載并未顯著改變碳材料的孔隙率。由下圖1e的NLDFT孔徑分布和表1的詳細(xì)數(shù)據(jù)可知，石墨化后材料介孔占比增加，炭材料的比表面積隨著石墨化程度的增加而逐漸減小。PGC0、PGC1、PGC3、PGC4和PGC8的對DCE的去除率分別為26.5%、25.0%、22.2%、19.7%和16.5%。DCE去除效率的順序與PGCs比表面積的順序一致，這歸因于在吸附法濕法洗滌DCE時，隨著吸附位點的逐漸占用，比表面積越大的材料可用的吸附位點越多，去除效果越好。

Fig. 1. (d) Nitrogen adsorption–desorption isotherms and (e) pore size distribution curves of different material

下圖為表征得到的不同炭材料的N2吸脫附等溫線及NLDFT孔徑分布數(shù)據(jù)，粘膠基活性炭纖維（VACF）呈現(xiàn)出 I 型等溫線，其在 P/P0 < 0.05 的低相對壓力段氮吸附量急劇增加，而在 P/P0 較高時等溫線趨于平緩，這表明該材料以微孔為主。而多孔石墨化炭纖維(PGCFs)的等溫線除了在低 P/P0 段有顯著的氮吸附外，隨著 P/P0 的升高，吸附量呈現(xiàn)逐漸增加，表明 PGCF 中同時存在微孔和介孔。由NLDFT數(shù)據(jù)可知，VACF 的大部分孔寬小于 2 nm，而 PGCF 除了在微孔范圍有分布，在大于 2 nm 的介孔范圍也有集中分布。此外，通過比較材料的比表面積及孔體積詳細(xì)數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)將 VACF 轉(zhuǎn)化為 PGCF 后，比表面積從 1304 m2/g 增加到大于 2200 m2/g，孔體積尤其是介孔體積大幅增加，介孔體積占其總孔隙體積的一半以上。PGCFs比VACF 具有更高的比表面積，進一步解釋了 PGCFs 對甲苯和環(huán)己烷的吸附增強的原因。

對不同方法制備的生物質(zhì)基活性炭（BACs）和竹基多孔石墨化炭(BPGCs)進行比表面及孔徑表征，BAC對N2的吸附主要發(fā)生在低相對壓力下（P/P0<0.05），呈現(xiàn)出典型的 I 型等溫線，表明 BAC 以微孔為主。相比之下，BPGCs 除了在 P/P0<0.05 時有吸附外，隨著 P/P0 的增大，氮吸附量仍在增加，并且存在回滯環(huán)，表明BPGCs 中同時存在微孔和中孔。如下表1所示，通過比較不同炭材料的比表面積和孔徑分布詳細(xì)數(shù)據(jù)可知：BAC的介孔體積只占其總孔體積的 20%，而 BPGCs 的介孔體積一般占 44% 以上，其中BPGC-500具有最大的表面積（2181 m2/g）和最高的介孔體積，BPGC的較大的介孔體積可以保證在吸收乙醇后冷凝水有足夠的空間進行體積膨脹。

CIQTEK國儀量子比表面及孔徑分析儀

國儀量子V-Sorb X800系列比表面及孔徑分析儀采用靜態(tài)容量法測試原理，具備完全的自動化操作，人性化的操作界面，簡單易學(xué)，廣泛應(yīng)用于催化材料、環(huán)保材料、電池材料及納米材料等領(lǐng)域。產(chǎn)品技術(shù)通過機械工業(yè)聯(lián)合會科技成果鑒定，被歐美高校、科研實驗室選購使用，獲得一致好評，樹立了優(yōu)良的國產(chǎn)品牌形象。