Oxidative Synthesis of Activated Carbon from Low-grade Indian Tertiary Coal and Its Chemical Characterization

Abstract

Вуглецеві матеріали мають унікальні структурно-хімічні властивості, тому є привабливими для застосування в різних галузях. Вугілля доступне в достатку і є недорогим джерелом енергії. Вугілля також є основним джерелом вуглецю, який можна використовувати як прекурсор для отримання вуглецевих продуктів з доданою вартістю і, таким чином, підвищити його ефективне використання на стійкій основі. У дослідженні активований вуглець готували з третинного вугілля, отриманого з північно-східного регіону Індії. Процес підготовки складався з попередньої обробки вугілля шляхом окислення з подальшим просоченням змішаними лугами і карбонізацією при 600° C. Синтезовані зразки були охарактеризовані за допомогою наближеного та елементного аналізу, аналізу сірки, аналізу площі поверхні та розміру пор, просвічуючої електронної мікроскопії (TEM), інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є (FTIR) та аналізу порошкової рентгенівської дифракції (XRD). Результати показують, що отриманий активований вуглець має покращену питому площу поверхні та розмір пор після хімічної активації і має аморфну, мікромезопористу природу. Таким чином, низькосортне індійське третинне вугілля є потенційним джерелом для отримання вуглецевих продуктів з високою доданою вартістю на основі активованого вуглецю.

Carbon materials have unique structural and chemical properties attracting for applications in various fields. Coal is available in abundance and a low-cost energy source. Coal is a major source of carbon which can be used as a precursor to derive value-added carbon products and thereby, enhances its effective utilization in a sustainable manner. In this study, activated carbons were prepared from tertiary coal obtained from North-eastern region of India. The preparation process consisted of pre-treatment of coal by oxidation followed by mixed alkali impregnation and carbonization at 600 °C. The synthesized samples were characterized using proximate and ultimate analysis, sulfur analysis, surface area and pore size analysis, transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and powder X-ray diffraction (XRD) analysis. The results reveal that the produced activated carbons have improved specific surface area and pore size after chemical activation, and they are amorphous, micro-mesoporous in nature. Thus, the low-grade Indian tertiary coals are a potential source to derive activated carbon based high value-added carbon products.