Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của độ cong quy mô nan và cấu trúc bó đến khả năng hấp phụ H2 và CH4 siêu tới hạn của ống nano carbon đơn tường
Tóm tắt
Khả năng hấp phụ của CH4 và H2 siêu tới hạn trên các bức tường ống bên ngoài và bên trong của ống nano carbon đơn tường (SWCNT) đã được xác định. Bức tường ống bên trong có độ cong âm cho thấy khả năng hấp phụ cao hơn cho CH4 và H2 siêu tới hạn so với bức tường ống bên ngoài có độ cong dương, điều này là do sự khác biệt trong tiềm năng tương tác của chúng. Các bó SWCNT tinh tế đã được chuẩn bị bằng phương pháp sấy hỗ trợ lực mao dẫn sử dụng toluene hoặc methanol nhằm tạo ra các khoảng không gian lỗ rỗng giữa các cấu trúc với tiềm năng tương tác mạnh nhất cho CH4 hoặc H2; các bó SWCNT này thể hiện khả năng hấp phụ cao nhất cho CH4 và H2 siêu tới hạn. Điều này cho thấy rõ rằng các cấu trúc nano này của SWCNT là rất quan trọng cho khả năng hấp phụ khí siêu tới hạn.
Từ khóa
#SWCNT #hấp phụ #CH4 #H2 #siêu tới hạn #độ cong #cấu trúc bóTài liệu tham khảo
Arai, M., Utsumi, S., Kanamaru, M., Urita, K., Fujimori, T., Yoshizawa, N., Noguchi, D., Nishiyama, K., Hattori, Y., Okino, F., Ohba, T., Tanaka, H., Kanoh, H., Kaneko, K.: Enhanced hydrogen adsorptivity of single-wall carbon nanotube bundles by one-step C60-pillaring method. Nano Lett. 9, 3694–3698 (2009)
Araujo, P.T., Maciel, I.O., Pesce, P.B.C., Pimenta, M.A., Doorn, S.K., Qian, H., Hartschuh, A., Steiner, M., Grigorian, L., Hata, K., Jorio, A.: Nature of the constant factor in the relation between radial breathing mode frequency and tube diameter for single-wall carbon nanotubes. Phys. Rev. B 77, 241403 (2008)
Assfour, B., Seifert, G.: Adsorption of hydrogen in covalent organic frameworks: comparison of simulations and experiments. Microporous Mesoporous Mater. 133, 59–65 (2010)
Dubinin, M.M.: The potential theory of adsorption of gases and vapors for adsorbents with energetically nonuniform surfaces. Chem. Rev. 60, 235–241 (1960)
Futaba, D.N., Hata, K., Namai, T., Yamada, T., Mizuno, K., Hayamizu, Y., Yumura, M., Iijima, S.: 84% catalyst activity of water-assisted growth of single walled carbon nanotube forest characterization by a statistical and macroscopic approach. J. Phys. Chem. B 110, 8035–8038 (2006)
Gregg, S.J., Sing, K.S.W.: Adsorption, Surface Area and Porosity, p. 41. Academic Press, New York (1982).
Hata, K., Futaba, D.N., Mizuno, K., Namai, T., Yumura, M., Iijima, S.: Water-assisted highly efficient synthesis of impurity-free single-walled carbon nanotubes. Science 306, 1362–1364 (2004)
Iijima, S., Ichihashi, T.: Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter. Nature 363, 603–605 (1993)
Jorio, A., Pimenta, M.A., Filho, A.G.S., Saito, R., Dresselhaus, G., Dresselhaus, M.S.: Characterizing carbon nanotube samples with resonance Raman scattering. New J. Phys. 5, 139.1–139.17 (2003)
Kaneko, K., Ishii, C., Ruike, M., Kuwabara, H.: Origin of superhigh surface area and microcrystalline graphitic structures of activated carbons. Carbon 30, 1075–1088 (1992a)
Kaneko, K., Shimizu, K., Suzuki, T.: Intrapore field-dependent micropore filling of supercritical N2 in slit-shaped micropores. J. Chem. Phys. 97, 8705–8711 (1992b)
Kim, D.-Y., Yang, C.-M., Yamamoto, M., Lee, D.-H., Hattori, Y., Takahashi, K., Kanoh, H., Kaneko, K.: Supercritical hydrogen adsorption of ultramicropore-enriched single-wall carbon nanotube sheet. J. Phys. Chem. C 111, 17448–17450 (2007)
Kockrick, E., Schrage, C., Borchardt, L., Klein, N., Rose, M., Senkovska, I., Kaskel, S.: Ordered mesoporous carbide derived carbons for high pressure gas storage. Carbon 48, 1707–1717 (2010)
Menon, V.C., Komarneni, S.: Porous adsorbents for vehicular natural gas storage: a review. J. Porous Mater. 5, 43–58 (1998)
Moellmer, J., Celer, E.B., Luebke, R., Cairns, A.J., Staudt, R., Eddaoudi, M., Thommes, M.: Insights on adsorption characterization of metal-organic frameworks: a benchmark study on the novel soc-MOF. Microporous Mesoporous Mater. 129, 345–353 (2010)
Murata, K., Kaneko, K., Steele, W.A., Kokai, F., Takahashi, K., Kasuya, D., Hirahara, K., Yudasaka, M., Iijima, S.: Molecular potential structures of heat-treated single-wall carbon nanohorn assemblies. J. Phys. Chem. B 105, 10210–10216 (2001)
Nishihara, H., Hou, P.-X., Li, L.-X., Ito, M., Uchiyama, M., Kaburagi, T., Ikura, A., Katamura, J., Kawarada, T., Mizuuchi, K., Kyotani, T.: High-pressure hydrogen storage in zeolite-templated carbon. J. Phys. Chem. C 113, 3189–3196 (2009)
Noguchi, H., Kondo, A., Hattori, Y., Kajiro, H., Kanoh, H., Kaneko, K.: Evaluation of an effective gas storage amount of latent nanoporous Cu-based metal-organic framework. J. Phys. Chem. C 111, 248–254 (2007)
Ohba, T., Matsumura, T., Hata, K., Yumura, M., Iijima, S., Kanoh, H., Kaneko, K.: Nanoscale curvature effect on ordering of N2 molecules adsorbed on single wall carbon nanotube. J. Phys. Chem. C 111, 15660–15663 (2007)
Ottiger, S., Pini, R., Storti, G., Mazzotti, M.: Competitive adsorption equilibria of CO2 and CH4 on a dry coal. Adsorption 14, 539–556 (2008)
Prauchner, M.J., Rodríguez-Reinoso, F.: Preparation of granular activated carbons for adsorption of natural gas. Microporous Mesoporous Mater. 109, 581–584 (2008)
Rejifu, A., Noguchi, H., Ohba, T., Kanoh, H., Rodríguez-Reinoso, F., Kaneko, K.: Adsorptivities of extremely high surface area activated carbon fibres for CH4 and H2. Adsorp. Sci. Technol. 27, 877–882 (2009)
Salvador, F., Sánchez-Montero, M.J., Montero, J., Izquierdo, C.: Hydrogen storage in carbon fibers activated with supercritical CO2: models and the importance of porosity. J. Power Sources 190, 331–335 (2009)
Senkovska, I., Kaskel, S.: High pressure methane adsorption in the metal-organic frameworks Cu3(btc)2, Zn2(bdc)2dabco, and Cr3F(H2O)2O(bdc)3. Microporous Mesoporous Mater. 112, 108–115 (2008)
Solara, C., Sardellab, F., Deianab, C., Lagoc, R.M., Vallonea, A., Sapaga, K.: Natural gas storage in microporous carbon obtained from waste of the olive oil production. Mater. Res. 11, 409–414 (2008)
Tjatjopoulos, G.J., Feke, D.L., Mann, J.A. Jr.: Molecule-micropore interaction potentials. J. Phys. Chem. 92, 4006–4007 (1988)
Tsao, C.-S., Tzeng, Y.-R., Yu, M.-S., Wang, C.-Y., Tseng, H.-H., Chung, T.-Y., Wu, H.-C., Yamamoto, T., Kaneko, K., Chen, S.-H.: Effect of catalyst size on hydrogen storage capacity of Pt-impregnated active carbon via spillover. J. Phys. Chem. Lett. 1, 1060–1063 (2010)
Urabe, Y., Ishikura, T., Kaneko, K.: Development of porosity in carbons from yeast grains by activation with alkali metal carbonates. J. Colloid Interface Sci. 319, 381–383 (2008)
Urbonaite, S., Juárez-Galán, J.M., Leis, J., Rodríguez-Reinoso, F., Svensson, G.: Porosity development along the synthesis of carbons from metal carbides. Microporous Mesoporous Mater. 113, 14–21 (2008)
Wenzel, S.E., Fischer, M., Hoffmann, F., Fröba, M.: Highly porous metal-organic framework containing a novel organosilicon linker—a promising material for hydrogen storage. Inorg. Chem. 48, 6559–6565 (2009)
Xua, W.-C., Takahashi, K., Matsuo, Y., Hattori, Y., Kumagai, M., Ishiyama, S., Kaneko, K., Iijima, S.: Investigation of hydrogen storage capacity of various carbon materials. Int. J. Hydrog. Energy 32, 2504–2512 (2007)
Zheng, Z., Gao, Q., Jiang, J.: High hydrogen uptake capacity of mesoporous nitrogen-doped carbons activated using potassium hydroxide. Carbon 48, 2968–2973 (2010)