氮掺杂多孔碳及其对煤层气中CO_2/CH_4的分离性能研究

为寻求一种高效分离煤层气中CO_2的方法,以提高瓦斯点火能力及利用率,通过碳化有机盐、氮掺杂方法制备一种对CO_2/CH_4具有高吸附性能、高分离性能的碳材料。通过扫描电镜、透射电镜表征可知,氮掺杂的碳材料具有发达的孔结构、沙漠玫瑰状的外观结构。氮气等温吸附测试表明,碳材料具有高比表面积(937~1 373 m~2·g~(-1))及丰富的微孔孔道结构(孔容0.43~0.62 m~3·g~(-1))等特性。通过氮原子的掺杂可有效减小孔径,将材料中的CO_2/CH_4选择吸附性从2.74倍提高至5.26倍,CO_2/CH_4吸附分离系数从3.82提高至7.81。该法制备的碳材料在分离瓦斯中CO_2、提高瓦斯点火能力和利用效率方面具有广阔的应用前景。