Modifications de Cu2(OH)PO4 par tétraéthylènepentamine pour une capture efficace de CO2

Cette étude s'est concentrée sur la création d'adsorbants de phosphate hydroxyle de cuivre (Cu2(OH)PO4) modifiés par tétraéthylènepentamine (TEPA) via une imprégnation physique. Les adsorbants Cu2(OH)PO4 modifiés par TEPA ont été analysés pour leur structure et leurs caractéristiques à l'aide de SEM, XPS, TGA et des études d'adsorption-désorption de N2. Les effets de différents paramètres (contenus en TEPA, températures, débits et concentrations de CO2) et la stabilité cyclique ont été évalués. Des calculs cinétiques, thermodynamiques et de théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) ont été utilisés pour comprendre l'impact de la modification par TEPA sur Cu2(OH)PO4 pour l'adsorption de CO2. Les résultats expérimentaux ont montré qu'une charge de 50 % en poids offrait des résultats optimaux, avec une surface spécifique maximale de 65,12 m²/g, un volume de pores de 0,29 cm³/g et une capacité d'adsorption maximale de 6,54 mmol/g. L'efficacité amine est extraordinaire, atteignant 67 %. La meilleure performance s'est produite à 60 °C, un flux de gaz de 30 ml/min et une concentration de CO2 de 15 vol%. Le modèle cinétique de pseudo-deuxième ordre a mieux décrit le processus d'adsorption de CO2. Le processus d'adsorption s'est avéré exothermique à 20–60 °C et endothermique à 60–80 °C, suggérant une co-adsorption physico-chimique et une adsorption chimique, respectivement. L'énergie d'activation de l'adsorption est de 34,322 kJ/mol. La DFT montre que l'énergie d'adsorption varie de −0,565 eV à −5,584 eV, indiquant la coexistence d'adsorption physique et chimique. Le calcul théorique de la bande d a montré que le dopage par TEPA est bénéfique pour l'adsorption de CO2 par Cu2(OH)PO4. Une modification structurelle minimale de l'adsorbat a été observée, les longueurs de liaison changeant de moins de 1 %. La courbe de densité d'états (DOS) a glissé vers des états d'énergie inférieure après adsorption, suggérant une configuration structurelle plus stable après adsorption. Nous avons prouvé que TEPA-Cu2(OH)PO4 a une bonne capacité d'adsorption pour le CO2 et est un matériau d'adsorption écologique efficace.