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李立清教授课题组在国际权威期刊《Advanced Functional Materials》(IF=19.4)上发表了题为“巯基介导芳香杂环废物衍生活性炭中氮吸附位点的热稳定化以增强CO2捕集”(Sulfhydryl-Mediated Thermal Stabilization of Nitrogen Adsorption Sites in Aromatic Heterocyclic Waste-derived Activated Carbon for Enhanced CO2 Capture. DOI: //doi.org/10.1002/adfm.202522953)的研究论文。2023级博士研究生危达为论文第一作者,李立清教授、曾政副教授、徐翔老师为共同通讯作者,中南大学体育博彩app(简体中文)版本
为第一署名单位及通讯单位,山东大学等机构参与合作研究。
CO2捕集是应对全球气候变化、实现“双碳”目标的关键技术,多孔活性炭因成本低、吸附性能优异成为该领域核心材料,然而传统多孔炭制备存在固有瓶颈——高温活化虽能优化孔隙结构(提升比表面积),却易导致 CO2吸附关键的氮吸附位点热分解流失,形成“高孔隙率-高氮含量”难以兼顾的矛盾。同时农药、染料等工业产生的芳香杂环废物毒性高、难降解,其衍生炭也面临相同氮位点热不稳定问题。
苯并咪唑和2-巯基苯并咪唑高温活化示意图
针对上述挑战,课题组以苯并咪唑为芳香杂环模型,创新性提出“巯基分子工程修饰”策略,通过硫原子3d空轨道增强杂环骨架键稳定性、巯基空间位阻抑制分子聚集、弱酸性与氢键减弱刻蚀的三重协同效应实现氮位点稳定;实验显示,巯基前驱体700 ℃活化下仍保留9.66 at.%氮含量(未修饰的仅5.88 at.%),该衍生的多孔碳材料在25℃、1 bar下CO2吸附容量达5.48 mmol/g(提升 65%)且比表面积达2513 m2/g,突破权衡瓶颈,该策略在嘧啶等杂环体系中亦有效;课题组还整合机器学习(明确氮掺杂量为CO2吸附关键)、模拟计算与原位表征等,从多维度证实氮位点稳定性提升的机制。
该研究不仅为芳香杂环废物的高价值转化提供了新路径,更突破了杂原子掺杂炭材料制备中的共性技术瓶颈,为催化、储能等领域功能导向炭材料的设计提供了普适性思路。研究工作得到国家自然科学基金(No. 22578510,22505297)、长沙市自然科学基金(No. kq2502065)及国家重点研发计划(No. 2024YFC3712100)的联合资助。
此项成果的发表,标志着体育博彩app(简体中文)版本
在碳捕集材料领域的研究在高水平论文发表上取得新突破,进一步巩固了体育博彩app
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(一审:罗雨蕾 二审:李立清 三审:李海龙)