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Insight into the selective separation of CO_(2)from biomass pyrolysis gas over metal-incorporated nitrogen-doped carbon materials:a first-principles study

引用

Frontiers of Chemical Science and Engineering 2024年第3期18卷 1-12页

作者： Li Zhao Xinru Liu Zihao Ye Bin Hu Haoyu Wang Ji Liu Bing Zhang Qiang Lu National Engineering Research Center of New Energy Power Generation North China Electric Power UniversityBeijing102206China

The composition of biomass pyrolysis gas is complex,and the selective separation of its components is crucial for its further utilization.Metal-incorporated nitrogen-doped materials exhibit enormous potential,whereas the relevant adsorption mechanism is still unclear.Herein,16 metal-incorporated nitrogen-doped carbon materials were designed based on the density functional theory calculation,and the adsorption mechanism of pyrolysis gas components H2,CO,CO_(2),CH_(4),and C2H6 was explored.The results indicate that metal-incorporated nitrogen-doped carbon materials generally have better adsorption effects on CO and CO_(2)than on H_(2),CH_(4),and C_(2)H_(6).Transition metal Mo-and alkaline earth metal Mg-and Ca-incorporated nitrogen-doped carbon materials show the potential to separate CO and CO_(2).The mixed adsorption results of CO_(2)and CO further indicate that when the CO_(2)ratio is significantly higher than that of CO,the saturated adsorption of CO_(2)will precede that of CO.Overall,the three metal-incorporated nitrogen-doped carbon materials can selectively separate CO_(2),and the alkaline earth metal Mg-incorporated nitrogen-doped carbon material has the best performance.This study provides theoretical guidance for the design of carbon capture materials and lays the foundation for the efficient utilization of biomass pyrolysis gas.

关键词： CO_(2)capture biomass pyrolysis gas selective adsorption carbon materials first-principles

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