EXCESO DE ADSORCIÓN DE CO2 SUPERCRÍTICO EN NANOPOROS DE SILICA

M. DOLORES ELOLA; RODRIGUEZ J.

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociacion Argentina Investigacion Fisico Quimica

En este trabajo estudiamos las propiedades estructurales y dinámicas de dióxido decarbono supercrítico (scCO 2 ) confinado en poros cilíndricos de silice de diámetros3.8nm y 1nm, a través de simulaciones de Dinámica Molecular. Las simulacionesfueron generadas a lo largo de la isoterma T=315 K y densidades de CO 2 entre0.1g/cm 3 y 1g/cm 3 . Analizamos los perfiles de densidad en el eje axial y la densidadlocal en la dirección radial, como también la orientación molecular respecto de ladistancia a la pared de silice, y propiedades dinámicas del fluido, como coeficientes dedifusión y tiempos orientacionales.En acuerdo con resultados experimentales reportados en la literatura,[1-2] nuestrosresultados muestran la existencia de una fase densa de fluido adsorbida en el interiordel poro, la cual, a densidades bajas, puede llegar a exceder a la densidad de la fasebulk en un factor 5 en los poros más pequeños. Más detalladamente, los perfiles dedensidad radial muestran una primera capa de CO 2 adsorbida en la interfase, cuyaposición y espesor son prácticamente independientes de la densidad, lo cual sugiereestar ante un fenómeno de condensación inducido por la superficie de silica. Alaumentar la densidad de scCO 2 , este factor se acerca gradualmente a la unidad; ypara las densidades más altas, encontramos que la densidad del fluido confinadopuede llegar a ser menor que la de la fase bulk, resultando en un valor negativo deexceso de adsorción. Este efecto está relacionado con un empaquetamientoineficiente del fluido dentro del poro a densidades altas, por encima de 0.9 g/cm 3 .Las curvas de densidad en exceso (∆ρ exc = ρ poro ? ρ bulk ) en función de la densidad de lafase bulk (ρ bulk ) presentan un máximo a densidades bajas, cuya intensidad es mayorpara los poros más pequeños, y la posición del máximo se desplaza hacia densidadesmayores a medida que aumenta el tamaño del poro.Estos resultados demuestran las ventajas de un almacenamiento de CO 2 poradsorción, y enfatizan la mayor eficiencia de poros sub-nanométricos por sobremateriales meso-porosos en fenómenos de adsorción.Finalmente analizamos los efectos sobre la adsorción de distintas funcionalizacionesen las paredes internas del poro, considerando cubrimientos de tipohidrofóbico/hidrofílico; también evaluamos cambios en la rugosidad de la interfase.[1] G. Rother, E. G. Krukowski, D. Wallacher, N. Grimm, R. J. Bodnar, J. Phys. Chem. C 116,917 (2012).[2] Y. B. Melnichenko, H. Mayama, G. Cheng, T. Blach, Langmuir 26, 6374 (2010).