Síntesis, caracterización y modelado de carbones nanoestructurados

DEICY BARRERA; MARA DÁVILA; VALERIA CORNETTE; RAÚL LÓPEZ; KARIM SAPAG

San Luis

Workshop; Workshop sobre Adsorción, Adsorbentes y sus Aplicaciones; 2014

INFAP, UNSL, CONICET

Los problemas energéticos y medio ambientales han creado la necesidad de diseñar nuevos materiales que puedan ser usados en procesos más eficientes y con alta selectividad. Los carbones nanoestructurados (CN) han atraído rapidamente una gran atención debido a sus propiedades fisicoquímicas útiles en muchas aplicaciones tales como: procesos de separación (CH4/CO2 y N2/O2), almacenamiento de gases (CH4 y H2), captura de gases (CO2) y almacenamiento de energía como electrodos en baterías y supercapacitor. Se llevó a cabo la síntesis de un CN mediante la técnica de nanocasting usando como plantilla un material mesoporos ordenado (SBA-15) y sacarosa como fuente de carbón. La plantilla inorgánica se sintetizó mediante un proceso no hidrotérmico. El material final consiste de arreglo ordenado de carbon nanoporoso con nanorods (CMK-3) formado de poros cilíndricos a partir de la matriz inorgánica. Tanto la plantilla inorgánica como el NC se caracterizaron estructuralmente por difracción de rayos X, texturalmente por adsorción de N2 a 77 K y morfológicamente por microscopía electrónica de barrido (SEM). El material final exhibió una alta superficie específica alrededor de 1500 m2/g y un tamaño de poro de 4.4 nm. Adicionalmente, el NC se modeló como un arreglo de cilindros en una estructura hexagonal y se llevaron a cabo simulaciones de adsorción de N2 mediante el uso de Monte Carlo en el Gran Canónico (GCMC) para caracterizar el carbón ordenado. Los resultados de simulación mostraron un buen acuerdo con la isoterma experimental. Este primer paso para conectar el GCMC con la síntesis y caracterización de este tipo de materiales, es la base para optimizar sus posibles aplicaciones.