Carbones templados nanoporosos a partir de diferentes matrices inorgánicas

DEICY BARRERA; KARIM SAPAG

Punta del Este

Taller; Primer Taller Latinoamericano de Materiales de Carbono para Medio Ambiente y Energía; 2014

Asociación Uruguaya de Carbono (AUC)

A diferencia de los métodos tradicionales de síntesis de los materiales de carbón, mediante el uso de la técnica de nanocasting es posible producir materiales novedosos en los cuales se puede tener un amplio control de la porosidad y de la estructura ordenada de los materiales finales. En esta técnica, un material poroso inorgánico es escogido como template y es impregnado con un precursor de carbón tal como sacarosa, alcohol furfurílico, acetileno, etc. Una vez la mezcla pasa por una etapa de polimerización y pirólisis, el template se retira mediante el uso de HF o NaOH. Dadas las diferentes estructuras de los materiales utilizados como template, los diversos precursores de carbón y las distintas condiciones de síntesis en la obtención de los templates y carbones nanoporosos, resulta de gran interés estudiar estos materiales, controlando la síntesis y sus características texturales, estructurales, morfológicas y químicas. Es así, como las propiedades fisicoquímicas presentadas por estos materiales los hacen atractivos para ser utilizados como materiales de referencia en estudios de adsorción, medios de almacenamiento de energía soportes de catalizadores, entre otras. A partir de tres diferentes plantillas inorgánicas, micro, meso y micro-mesoporosas, tales como un material zeolítico MCM-22, materiales mesoporosos ordenados (MMO) del tipo SBA-15 y una arcilla pilareada de aluminio Al-PILC, se obtuvieron diferentes CN utilizando como fuentes orgánicas sacarosa (Sac) y alcohol furfurílico (AF). El estudio de las propiedades texturales, estructurales y morfológicas tanto de los templates como de los CN se llevó a cabo mediante adsorción ? desorción de N2 a 77 K, difracción de rayos X a bajo ángulo (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía electrónica de transmisión (TEM). Diferentes variaciones en las condiciones de síntesis de estos carbones fueron hechas, teniendo en cuenta los resultados de las respectivas caracterizaciones realizadas. Los CN se evaluaron en la adsorción a alta presión de dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H2) y metano (CH4). Los resultados obtenidos se correlacionaron con las propiedades fisicoquímicas de los materiales porosos evaluados, teniendo en cuenta parámetros como superficie específica, volumen de microporos, volumen de mesoporos, volumen total de poros, distribución de tamaño de poros, ordenamiento de los materiales, entre otros. Finalmente, se identificaron las propiedades texturales, estructurales y morfológicas de mayor influencia en la adsorción de los diferentes gases analizados.