Electrothermal regeneration of carbon-modified CuBTC for volatile organic compound adsorption
Notice bibliographique
Résumé
Electrothermal regeneration uses the Joule effect to heat adsorbents, enhancing desorption efficiency and reducing energy consumption. This study modifies the metal-organic framework (MOF) CuBTC synthesis for electrothermal regeneration after volatile organic compounds (VOCs) adsorption. Carbon-based materials, carbon nanotubes (CNT), porous carbon, and graphene, were integrated into CuBTC to introduce conductivity. X-ray diffraction (XRD) confirmed the structural integrity of the modified MOFs, while thermogravimetric analysis evaluated thermal stability and carbon content. Electron microscopy showed uniform carbon additive incorporation, and nitrogen and n-heptane adsorption isotherms assessed adsorption properties. Graphene proved most effective in lowering electrical resistivity, followed by CNT and porous carbon. However, CNT and graphene exhibited reduced adsorption performance due to aggregation and poor dispersion. Generally, modified samples had lower surface areas and n-heptane adsorption than unmodified CuBTC. Incorporating 16.7 g/ml porous carbon achieved a resistivity of 4.1 Ω m, with a surface area of 1223 m 2 /g and adsorption properties similar to the original MOF. This suggests potential for efficient adsorption and regeneration. Comparative analyses showed electrothermal regeneration outperformed conventional methods in speed and energy efficiency, advancing the development of conductive MOFs for adsorption and regeneration processes. • Carbon modifiers enable CuBTC's electrothermal regeneration with low resistivity. • Porous carbon increases CuBTC's surface area to 1223 m 2 /g, enhancing adsorption. • Graphene achieves the lowest resistivity (0.5 Ω m) but affects adsorption capacity. • Electrothermal regeneration is faster, using less than half the energy of heating tape. • Improved CNT and graphene dispersion could enhance MOF adsorption and conductivity.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
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| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
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