Porous carbon with high surface area and pore volume was prepared by a reverse replication process and its toluene equilibrium adsorption behavior was investigated. The preparation process of the porous carbon was composed of fellowing sub-processes in series: synthesis and template preparation of silica gel, impregnation and polymerization of DVB monomer in silica template, carbonization of DVB polymer in a silica-polymer composite, and HF-assisted selective etching of silica in carbon-silica composite. The prepared porous carbon was nano porous and had ultrahigh specific surface area (2007 ㎡/g) and large pore volume (3.07 ㎤/g). The nanoporous carbon showed rapid toluene adsorption rate and good toluene adsorption capacity, compared with a commercial Y-type zeolite. In the present study, a reverse replication process to prepare nanoporous carbons will be introduced and its application potential as a gas adsorbent will be discussed.
Nanoporous carbon structures were synthesized by pyrolysis of grass as carbon precursor. The synthesized carbon has high surface area and pore volume. The carbon products were acid functionalized and characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, Brunauer–Emmett–Teller, transmission electron microscopy, and Energy Dispersive X-ray microanalysis. Acid functionalized nanoporous carbon was explored for use in removal of toxic Cr(VI) ions from aqueous media. An adsorption study was done as a function of initial concentration, pH, contact time, temperature, and interfering ions. The experimental equilibrium data fits well to Langmuir isotherm model with maximum monolayer adsorption capacity of 35.335 mg/g. The results indicated that removal obeys a pseudo-second-order kinetic model, and that equilibrium was reached in 10 min. A desorption study was done using NaOH. The results of the present study imply that acid functionalized nanoporous carbon synthesized from grass is an efficient, renewable, cost-effective adsorbent material for removal of hexavalent chromium due to its faster removal rate and reusability.
본 연구에서는 레졸, 질산철 그리고 트리블럭 공중합체를 이용하여 직접 탄화과정에 의해 자성체 나노입자가 분산된 탄소나노세공체를 합성하였다. 나노세공 마그네타이트/카본($Fe_3O_4$/carbon) 나노복합체는 낮은 마그네타이트 함량(1 wt%)을 가지고 잘 배열된 이차원적 육방체 구조(p6mm)를 보이며, 균일한 세공크기(3.6 nm), 높은 표면적(635 $m^2/g$)과 세공부피(0.48 $cm^3/g$)를 가진다. 작은 입자크기(10.2 nm)를 가지는 마그네타이트 나노입자는 초상자기성(7.7 emu/g)을 보이고 탄소 세공벽 내에 잘 분산되었다. 나노세공 마그네타이트/카본 물질은 최대 995 mg/g의 아이부프로펜 흡착량을 보였다. 또한, 자석을 이용하여 용액과 나노세공 마그네타이트/카본 물질의 분리가 용이하였다. 본 연구에서 제조된 나노복합체는 우수한 아이부프로펜 흡착제로 작용하였다.
Ammonia, $NH_3$, is a key chemical widely used in chemical industries and a toxic pollutant that impacts human health. Thus, there is a need for the development of effective adsorbents with high uptake capacities to adsorb $NH_3$. An adsorbent with a high surface area and a small pore size is generally preferred in order to have a high capacity for the removal of $NH_3$. The use inorganic nanoporous materials as gas adsorbents has increased substantially and emerged as an alternative to zeolite and activated carbon. Herein, mesoporous alumina (MA) was prepared and used as an $NH_3$ adsorbent. MA showed good pore properties such as a uniform pore size and interlinked pore system, when compared to commercial adsorbents (activated carbon, zeolite, and silica powder). MA has free hydroxyl groups, serving as useful adsorption sites for $NH_3$. In an adsorption isotherm test, MA exhibited 4.7-6.5 times higher uptake capacities for $NH_3$ than commercial adsorbents. Although the larger surface areas of adsorbents are important features of ideal adsorbents, a regular and interlinked adsorbent pore system was found to be a more crucial factor to adsorb $NH_3$.
Grand canonical Monte Carlo 전산모사 방법에 의하여 77.16 K에서 국부분자배향 모델을 가지는 나노 기공 탄소 흡착제에 대한 질소의 평형 흡착량을 계산하였다. 국부분자배향 모델은 일정한 공간을 가지는 규칙적인 격자에 동일한 크기를 배열하였다. 국부분자배향 영역의 연속적인 평면의 직교(out-of-plane)의 제거에 의해 미세기공을 도입하였고, 기본구조단위의 기울임을 통해 기울어진 기공을 도입하였다. 이런 기공 구조는 틈새형 기공 구조보다 나노기공을 가지는 탄소계 흡착제의 흡착 연구에 보다 현실적인 모델이 된다. 또한 이들 기공 구조에 대해 기공도, 표면적 그리고 제한된 비선형 최적화 기법을 활용하여 기공크기분포에 구하였다. 또한 참고 자료로써 틈새형 기공에서의 등온 평형흡착량도 계산하였다. 틈새형 기공에서는 질소분자의 5배 이상의 기공에서 hysteresis 루프가 관찰되었고, 모세관 응축과 응축의 역과정인 증발이 한 압력에서 한 번에 일어났다. 국부분자배향 기공모델에서는 질소분자의 크기의 6배 큰 기공에서 기저 슬립면, armchair 슬립면 그리고 상호연결된 채널에서 각각 세 가지 연속적인 응축이 관찰되었다. 탈착 과정의 hysteresis 루프에서는 단일 또는 두 압력에서 응축의 반대인 증발이 관찰되었다.
Global warming is considered one of the great challenges of the twenty-first century. In order to reduce the ever-increasing amount of methane (CH4) released into the atmosphere, and thus its impact on global climate change, CH4 storage technologies are attracting significant research interest. CH4 storage processes are attracting technological interest, and methane is being applied as an alternative fuel for vehicles. CH4 storage involves many technologies, among which, adsorption processes such as processes using porous adsorbents are regarded as an important green and economic technology. It is very important to develop highly efficient adsorbents to realize techno-economic systems for CH4 adsorption and storage. In this review, we summarize the nanomaterials being used for CH4 adsorption, which are divided into non-carbonaceous (e.g., zeolites, metal-organic frameworks, and porous polymers) and carbonaceous materials (e.g., activated carbons, ordered porous carbons, and activated carbon fibers), with a focus on recent research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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