原位生长镍/氮共掺杂碳纳米管于生物炭中提升CO2捕获性能

本文推荐：作者通过原位合成策略在生物炭（BC）上构建镍/氮共掺杂碳纳米管（Ni/N-CNTs），显著提升材料对CO2的吸附能力（4.89?mmol/g）和循环稳定性（10次循环保持96%容量）。该研究创新性地结合金属（Ni）与杂原子（N）协同效应，优化表面电子结构（Ni-N4位点）和孔隙特性，为碳基吸附剂（CCUS技术）设计提供新思路。

　　

Highlight

材料表征

通过SEM观察镍/氮共掺杂生物炭的形貌结构。图2a-b显示直接煅烧BC获得的生物炭（CBC）具有三维互联纳米纤维网络结构；图2c-d则显示经氢氧化镍和三聚氰胺改性的碳纳米纤维气凝胶——可见以镍为生长端的氮掺杂碳纳米管（N-CNTs）在生物炭表面原位生成，形成独特的"纳米管-纳米纤维"复合结构（图2e-f）。

结论

本研究以细菌纤维素（BC）为原料，通过电化学沉积法负载氢氧化镍，并原位生长氮掺杂碳纳米管，成功合成镍/氮共掺杂生物炭（CBC-Ni-2）。该材料具有优异的孔隙结构、大比表面积（>800?m²/g）和丰富的表面官能团（Ni-N₄构型），其CO₂吸附容量达4.89?mmol/g，且10次循环后仍保持96%的初始性能。这种协同掺杂策略突破了传统碳材料对表面积的依赖，为高效碳捕集材料开发提供新范式。