尿素掺杂氮增强碳微棒：基于废弃木筷热解的高效CO2捕获材料研究

《Bioresource Technology Reports》：Urea-doped nitrogen-enhanced carbon microrods derived from waste wooden chopsticks via pyrolysis for efficient CO 2 capture

本文推荐一种由废弃木筷与尿素通过一步热解法制备的氮掺杂（N-doped）碳材料，用于高效CO2吸附。该材料在25?°C下吸附容量达35.53?mg/g，等量吸附热（ΔH°）为?9.01?kJ/mol，表明以物理吸附为主，且经五次循环实验验证其良好稳定性，为温室气体减排及资源循环利用提供了低成本解决方案。

　　

章节亮点

N掺杂碳材料的制备

用过的木筷从朝阳科技大学食堂收集。收集后，将废弃的木筷切成小块，清洗并干燥以去除水分。然后使用粉碎机（RT-N04）将其粉碎，并使用40目标准筛网（粒径0.420 mm）进行筛分。大约4克木筷粉末与2、4和6 M（摩尔浓度）的尿素进行物理混合。

形态学性质和相结构

样品在有氮掺杂和无氮掺杂情况下的形态特征如图所示。所有样品都具有类似的棒状结构。最初，在尿素浓度较低时，NWC-2样品显示碳结构没有可见的损伤，表明低浓度的尿素掺杂对材料结构没有不利影响。然而，随着氮掺杂量的增加，出现了明显的形态变化。观察到孔洞数量增加。

结论

总而言之，我们采用了一种简单的一步合成方法来制备碳吸附剂，由于氮掺杂的影响，其空腔结构得到增强，从而在相对较低的表面积和孔体积下，实现了相当高的CO₂吸附性能。在合成的样品中，NWC-4在室温恒定CO₂供应下表现出最高的CO₂吸附能力，达到35.53 mg/g。光谱表征证实，NWC-4中的氮含量在增强其性能方面发挥了关键作用。