Insensibilidad en la caracterización de materiales de carbono ultra-microporoso mediante adsorción de CO2

CORNETTE V; DELGADO MONS, RODRIGO; SAPAG K.; LOPEZ, RAÚL H.; VILLARROEL-ROCHA,J; TOSO, JUAN PABLO

San Luis

Congreso; XVII Taller Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada TREFEMAC 2019; 2019

UNSL-INFAP(CONICET)

La distribución de tamaño de poros (PSD) es una de las propiedades más importantes para la caracterización y diseño de materiales para aplicaciones como almacenamiento de gases o separación. En este estudio, diferentes materiales de carbono microporosos fueron sintetizados y texturalmente caracterizados mediante adsorción de dióxido de carbono (CO2) a 273 K. Las PSDs de poros de estos materiales fueron obtenidas desde las isotermas de adsorción de CO2, usando modelos basados en la teoría del funcional de la densidad (NLDFT) y en simulación de Monte Carlo en el ensamble Gran Canónico (GCMC). Las PSDs obtenidas usando tanto NLDFT como GCMC (considerando un potencial pseudo esférico para la interacción de CO2) presentan el mismo comportamiento cualitativo, reportando tres picos en la región ultramicroporosa, en contraposición a la hipótesis de que materiales de carbono microporosos altamente desordenados presentan PSDs suaves, es decir que la presencia de gaps o picos dominantes no es justificado. Investigamos el origen de este comportamiento poco esperado en los modelos con potencial pseudo esférico (NLDFT y GCMC) y adicionalmente caracterizamos estos materiales con un modelo de adsorbato multisitio para la mólecula de CO2. Los resultados obtenidos muestran que los modelos de NLDFT Y GCMCC con potencial pseudo esférico, comúnmente utilizados en la comunidad científica, no representan necesariamente el tamaño de poro dominante dentro de estos materiales y deben ser usados con mucha precaución y preferentemente con información complementaria obtenida a través de otras técnicas. La forma del adsorbato es muy importante en la descripción de la isoterma de adsorción, así como la densidad de empaquetamiento en los poros, debido al fuerte momento cuadrupolar del dióxido de carbono, la contribución electrostática es significativa en la descripción correcta de la isoterma de adsorción y posterior obtención de la PSD. Recomendamos fuertemente utilizar el potencial multisitio para modelar la interación de CO2 en carbones microporosos, ya que estos producen una caracterización más confiable de estos tipos de materiales.