Abstract In the present study, efficient CO2 capture onto the nanostructured Persian ironwood biomass-derived activated carbon/metal oxides (AC/MOs) composites under different conditions, was developed. The as-synthesized highly porous AC, with the chemical activation method using H3PO4, was modified by the carbonization of a single and a binary mixed-MO for the first time. The optimization process of the synthesized adsorbents was conducted considering the different parameters comprising the application of different ratios of activating agent and activation temperatures, various ratios of metal loading, and the diverse temperature treatments to develop the desired MOs. The results illustrated that besides the development of MOs, the textural properties of ACs were significantly improved. Modified ACs showed a higher capture capacity compared to unmodified ones due to the simultaneous physisorption and chemisorption mechanisms for CO2 adsorption. Among all the sorbents, HP5/Cu3-1 demonstrated the highest CO2 adsorption capacity with 6.78 mmol/g, indicating a 124.5% enhancement in comparison with the unmodified AC (3.02 mmol/g) at 1 bar and 30 °C. The synthesized binary mixed oxide, HP5/AlMg8-1, also illustrated the increase of adsorption capacity in comparison with its related single oxides (i.e. HP5/Al5-1 and HP5/Mg8-1). Furthermore, after 10 successive adsorption/desorption runs, the adsorption efficiency of the reused HP5/CuNi3-1 decreased by 2.07%.

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通过 H 3 PO 4 活化对波斯铁木生物质衍生的碳/金属氧化物纳米复合材料的优异 CO 2 捕获性能

摘要 在本研究中，开发了在不同条件下将 CO2 高效捕获到纳米结构的波斯铁木生物质衍生的活性炭/金属氧化物 (AC/MOs) 复合材料上。通过使用 H3PO4 的化学活化方法合成的高多孔 AC，首次通过单一和二元混合 MO 的碳化进行了改性。合成吸附剂的优化过程考虑了不同的参数，包括应用不同比例的活化剂和活化温度、不同的金属负载比例以及不同的温度处理以开发所需的 MO。结果表明，除了 MOs 的发展外，ACs 的质地特性也得到了显着改善。由于 CO2 吸附的同时物理吸附和化学吸附机制，改性活性炭比未改性活性炭具有更高的捕获能力。在所有吸附剂中，HP5/Cu3-1 表现出最高的 CO2 吸附容量，为 6.78 mmol/g，在 1 bar 和 30 °C 下与未改性的 AC (3.02 mmol/g) 相比提高了 124.5%。合成的二元混合氧化物HP5/AlMg8-1 与其相关的单一氧化物（即HP5/Al5-1 和HP5/Mg8-1）相比，也说明了吸附容量的增加。此外，在连续 10 次吸附/解吸运行后，重复使用的 HP5/CuNi3-1 的吸附效率降低了 2.07%。HP5/Cu3-1 表现出最高的 CO2 吸附容量，为 6.78 mmol/g，在 1 bar 和 30 °C 下与未改性的 AC (3.02 mmol/g) 相比提高了 124.5%。合成的二元混合氧化物HP5/AlMg8-1 与其相关的单一氧化物（即HP5/Al5-1 和HP5/Mg8-1）相比，也说明了吸附容量的增加。此外，在连续 10 次吸附/解吸运行后，重复使用的 HP5/CuNi3-1 的吸附效率降低了 2.07%。HP5/Cu3-1 表现出最高的 CO2 吸附容量，为 6.78 mmol/g，在 1 bar 和 30 °C 下与未改性的 AC (3.02 mmol/g) 相比提高了 124.5%。合成的二元混合氧化物HP5/AlMg8-1 与其相关的单一氧化物（即HP5/Al5-1 和HP5/Mg8-1）相比，也说明了吸附容量的增加。此外，在连续 10 次吸附/解吸运行后，重复使用的 HP5/CuNi3-1 的吸附效率降低了 2.07%。