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Effect of Support Surface Properties on CO2 Capture from Air by Carbon-Supported Potassium Carbonate
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-09-20 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c01229 Nazila Masoud 1 , Guillermo Bordanaba-Florit 1 , Tomas van Haasterecht 1 , Johannes Hendrik Bitter 1
Industrial & Engineering Chemistry Research ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-09-20 , DOI: 10.1021/acs.iecr.1c01229 Nazila Masoud 1 , Guillermo Bordanaba-Florit 1 , Tomas van Haasterecht 1 , Johannes Hendrik Bitter 1
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Direct CO2 capture from air is of prime importance to mitigate the negative effects of global warming. Potassium carbonate (K2CO3) is a promising sorbent for the capture of CO2 from air. K2CO3 chemisorbs CO2 from air in the presence of water (the so-called carbonation reaction), even in very low concentrations (410 ppm). To make efficient use of K2CO3, it is dispersed on a support. Carbon-based supports are promising because of their high hydrothermal stability. Carbons have different structural and chemical properties; however, these can be tuned during preparation. Little is known about the relation between carbon properties and their performance, after K2CO3 deposition. We investigated the role of support surface composition on the performance of carbon-supported K2CO3. By using carbons with different numbers of surface oxygen groups, that is, different polarities, we show that K2CO3 supported on an apolar carbon results in a higher capacity CO2 capture. We propose that a polar support attracts polar H2O molecules on the K2CO3 sorbent, resulting in a low carbonation. In contrast, an apolar support lowers the local H2O concentration on the sorbent and favorably attracts apolar CO2 molecules, hence promoting carbonation.
中文翻译：
载体表面特性对碳负载碳酸钾从空气中捕获 CO2 的影响
从空气中直接捕获CO 2对于减轻全球变暖的负面影响至关重要。碳酸钾 (K 2 CO 3 ) 是一种很有前景的吸附剂，用于从空气中捕获 CO 2。K 2 CO 3在有水的情况下化学吸附空气中的CO 2（所谓的碳酸化反应），即使浓度非常低（410 ppm）。有效利用 K 2 CO 3，它分散在一个支撑上。碳基载体因其高水热稳定性而很有前途。碳具有不同的结构和化学性质；但是，这些可以在准备期间进行调整。在 K 2 CO 3沉积之后，关于碳特性与其性能之间的关系知之甚少。我们研究了载体表面组成对碳负载 K 2 CO 3 性能的影响。通过使用具有不同表面氧基团数量（即不同极性）的碳，我们表明负载在非极性碳上的K 2 CO 3导致更高容量的 CO 2捕获。我们建议极性载体吸引K 2 CO 3吸附剂上的极性 H 2 O 分子，从而导致低碳化。相反，非极性载体降低了吸附剂上的局部 H 2 O 浓度并有利地吸引非极性 CO 2分子，从而促进碳酸化。
更新日期：2021-09-29
中文翻译：
载体表面特性对碳负载碳酸钾从空气中捕获 CO2 的影响
从空气中直接捕获CO 2对于减轻全球变暖的负面影响至关重要。碳酸钾 (K 2 CO 3 ) 是一种很有前景的吸附剂，用于从空气中捕获 CO 2。K 2 CO 3在有水的情况下化学吸附空气中的CO 2（所谓的碳酸化反应），即使浓度非常低（410 ppm）。有效利用 K 2 CO 3，它分散在一个支撑上。碳基载体因其高水热稳定性而很有前途。碳具有不同的结构和化学性质；但是，这些可以在准备期间进行调整。在 K 2 CO 3沉积之后，关于碳特性与其性能之间的关系知之甚少。我们研究了载体表面组成对碳负载 K 2 CO 3 性能的影响。通过使用具有不同表面氧基团数量（即不同极性）的碳，我们表明负载在非极性碳上的K 2 CO 3导致更高容量的 CO 2捕获。我们建议极性载体吸引K 2 CO 3吸附剂上的极性 H 2 O 分子，从而导致低碳化。相反，非极性载体降低了吸附剂上的局部 H 2 O 浓度并有利地吸引非极性 CO 2分子，从而促进碳酸化。
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