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SCOPUS
The effect of diverse metal oxides in graphene composites on the adsorption isotherm of gaseous benzene
저자
Khan, Azmatullah ; Szulejko, Jan E. ; Samaddar, Pallabi ; Kim, Ki-Hyun ; Eom, Wonsik ; Ambade, Swapnil B. ; Han, Tae Hee
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2019
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
367-374(8쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>The effective removal technique is necessary for the real world treatment of a hazardous pollutant (e.g., gaseous benzene). In an effort to develop such technique, the adsorption efficiency of benzene in a nitrogen stream (5 Pa (50 ppm) at 50 mL atm min<SUP>−1</SUP> flow rate and 298 K) was assessed against 10 different metal oxide/GO composite materials (i.e., 1: graphene oxide Co (GO-Co (OH)<SUB>2</SUB>), 2: graphene oxide Cu (GO-Cu(OH)<SUB>2</SUB>), 3: graphene oxide Mn (GO-MnO), 4: graphene oxide Ni (GO-Ni(OH)<SUB>2</SUB>), 5: graphene oxide Sn (GO-SnO<SUB>2</SUB>), 6: reduced graphene oxide Co (rGO-Co(OH)<SUB>2</SUB>), 7: reduced graphene oxide Cu (rGO-Cu(OH)<SUB>2</SUB>), 8: reduced graphene oxide Mn (rGO-MnO), 9: reduced graphene oxide Ni (rGO-Ni(OH)<SUB>2</SUB>), and 10: reduced graphene oxide Sn (rGO-SnO<SUB>2</SUB>)) in reference to their pristine forms of graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO). The highest adsorption capacities (at 100% breakthrough) were observed as ~23 mg g<SUP>−1</SUP> for both GO-Ni(OH)<SUB>2</SUB> and rGO-SnO<SUB>2</SUB>, followed by GO (~19.1 mg g<SUP>−1</SUP>) and GO-Co(OH)<SUB>2</SUB> (~18.8 mg g<SUP>−1</SUP>). Therefore, the GO-Ni(OH)<SUB>2</SUB> and rGO-SnO<SUB>2</SUB> composites exhibited considerably high capacities to treat streams containing >5 Pa of benzene. However, the lowest adsorption capacity was found for GO-MnO (0.05 mg g<SUP>−1</SUP>). Alternately, if expressed in terms of the 10% breakthrough volume (BTV), the five aforementioned materials showed values of 0.50, 0.46, 0.40, 0.44, and 0.39 L g<SUP>−1</SUP>, respectively. The experimental data of target sorbents were fitted to linearized Langmuir, Freundlich, Elovich, and Dubinin-Radushkevich isotherm models. Accordingly, the non-linear Langmuir isotherm model revealed the presence of two or more distinct sorption profiles for several of the tested sorbents. Most of the sorbents showed type-III isotherm profiles where the sorption capacity proportional to the loaded volume.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> The diverse forms of graphene-based composite with metal oxides were synthesized. </LI> <LI> The adsorption performance of these composites has been evaluated against benzene. </LI> <LI> Empirical isotherm models were employed to interpret the role of metal oxides in the adsorption. </LI> <LI> The possible mechanisms were explained by performance metrics over varying pressure regions. </LI> </UL> </P>
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