Caracterización computacional de carbones mesoporosos ordenados (CMK-3)

V. CORNETTE; J.C.A DE OLIVEIRA; R.H. LÓPEZ

Bariloche

Congreso; AFA; 2013

Carbones porosos son muy atractivos por su aplicación en diversas áreas, tales como adsorción, purificación de agua, catálisis, electroquímica y otros.  La síntesis exitosa de carbones mesoporosos ordenados (CMOs) fue realizada por Ryoo et al.[1], en los cuales silica mesoporosa fue empleada como template. Estos sistemas, comparados con los de poros desordenados, permiten un control  preciso sobre las dimensiones y arreglos de los poros, lo cual es vital para aplicaciones que requieren selectividad en el tamaño y la forma, organización del material y accesibilidad de poros.             El desarrollo y habilidad de un modelo molecular avanzado ha a llevado a mejorar la caracterización de materiales porosos.[2], [3]. La mayoría de las aproximaciones teóricas y de simulación han considerado geometrías simples (poros cilíndricos y slit) para modelar la forma del poro. Sin embargo, la emergencia de nuevos materiales con morfología prediseñadas requieren el desarrollo de nuevos modelos que tengan en cuenta la morfología específica de estas estructuras.              Basados en los carbones CMK-3 sintetizados por Ryoo et al. [1], presentamos un estudio detallado de estos materiales por medio de diferentes métodos moleculares. Obtenemos la distribución de tamaños de poro por medio de diferentes modelos geométricos comenzando por el modelo de poro cilíndrico y seguido de un modelo mixto (cilíndrico y slit). Estos son analizados por diferentes teorías moleculares  como NLDFT, QSDFT y GCMC. Finalmente un modelo más detallado, considerando la morfología real de los poros del CMK-3[4], es estudiado por GCMC. Los resultados obtenidos son comparados con los datos analizados desde la imagen TEM reportada por Ryoo et al.[1], [5]   [1]       S. Jun, S. H. Joo, R. Ryoo, M. Kruk, M. Jaroniec, Z. Liu, T. Ohsuna, and O. Terasaki, ?Synthesis of New, Nanoporous Carbon with Hexagonally Ordered Mesostructure,? Journal of the American Chemical Society, vol. 122, no. 43, pp. 10712?10713, Nov. 2000. [2]       G. Y. Gor, M. Thommes, K. a. Cychosz, and A. V. Neimark, ?Quenched solid density functional theory method for characterization of mesoporous carbons by nitrogen adsorption,? Carbon, vol. 50, no. 4, pp. 1583?1590, Apr. 2012. [3]       D. Barrera, M. Dávila, V. Cornette, J. C. A. de Oliveira, R. H. López, and K. Sapag, ?Pore size distribution of ordered nanostructured carbon CMK-3 by means of experimental techniques and Monte Carlo simulations,? Microporous and Mesoporous Materials, vol. 180, pp. 71?78, Nov. 2013. [4]       L. A. Solovyov, A. N. Shmakov, V. I. Zaikovskii, S. H. Joo, and R. Ryoo, ?D etailed structure of the hexagonally packed mesostructured carbon material CMK-3,? vol. 40, pp. 2477?2481, 2002. [5]       M. Choi and R. Ryoo, ?Ordered nanoporous polymer-carbon composites.,? Nature materials, vol. 2, no. 7, pp. 473?6, Jul. 2003.