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多壁碳纳米管捕获 CO2 的等温线、RSM 和 ANN 建模的综合研究

Scientific Reports ( IF 3.8 ) Pub Date : 2024-03-01 , DOI: 10.1038/s41598-024-55836-6
Zohreh Khoshraftar 1 , Ahad Ghaemi 1 , Alireza Hemmati 1
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采用化学气相沉积法生产多壁碳纳米管(MWCNT),并通过Fe-Ni/AC催化剂对其进行改性以增强CO 2吸附。在这项研究中,通过尖端建模技术和最近合成的 Fe-Ni/AC 催化剂吸附剂的独特结合,揭示了 CO 2捕集技术的可能性和潜在进步的新领域。使用SEM、BET和FTIR分析其结构和形貌。发现MWCNT的表面积为240 m 2 /g,但经过改性后,其表面积降低至11 m 2 /g。由于引入了新的吸附位点和在较低温度下有利的相互作用,改性多壁碳纳米管在较高压力和较低温度下表现出更高的吸附能力。在25℃和10bar下,其最大吸附容量为424.08mg/g。压力、时间和温度参数的最佳值在 7 bar、2646 S 和 313 K 下获得。Freundlich 和 Hill 模型与实验数据的相关性最高。二阶和分数阶动力学模型很好地拟合了吸附结果。发现吸附过程是放热且自发的。改性多壁碳纳米管在气体储存或分离等领域具有高效气体吸附的潜力。研究证明,再生的 M-MWCNT 吸附剂能够在 CO 2吸附过程中多次重复使用。在本研究中,使用反向传播训练方法创建了前馈 MLP 人工神经网络模型来预测 CO 2吸附。 选择用于优化的最合适且最有效的 MLP 网络结构由分别具有 25 个和 10 个神经元的两个隐藏层组成。该网络使用 Levenberg-Marquardt 反向传播算法进行训练。创建了MLP人工神经网络模型,其最小MSE性能为0.0004247,R 2值为0.99904,表明其准确性。该实验还利用响应面法框架内的空白电子表格设计来预测CO 2吸附。预测 R 2值 0.8899 与调整 R 2值 0.9016 之间的接近度(差异小于 0.2)表明相似度很高。这表明该模型预测未来观测的能力异常可靠,凸显了其稳健性。





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更新日期:2024-03-02
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