Efecto de la acidez superficial en matrices inorgánicas para la obtención de carbones nanoporosos y su uso en la captura de CO2

JHONNY VILLARROEL ROCHA; DEICY BARRERA; KARIM SAPAG; EDUARDO RIGOTI; SIBELE B. C. PERGHER

Termas de Chillán

Taller; Segundo Taller Latinoamericano de Materiales de Carbono; 2016

Universidad de Concepción

Los carbones mesoporosos tipo CMK han atraído una gran atención para su uso como adsorbentes, soportes catalíticos y materiales de electrodos, entre otras aplicaciones. El proceso de síntesis de este tipo de materiales involucra cuatro etapas principales: i) incorporación de la fuente de carbón en la estructura porosa de la plantilla o matriz inorgánica, ii) polimerización, iii) carbonización (pirólisis) y iv) retiro de la plantilla. Es muy importante controlar la etapa de polimerización para que después del proceso de carbonización el carbón se encuentre dentro de los mesoporos de la plantilla y no fuera de la misma. Cuando se agrega una cantidad extra de fuente de carbón puede ocurrir una polimerización fuera de la mesoestructura de la plantilla antes que los poros hayan sido homogéneamente llenados, debido al calor generado a partir de la polimerización exotérmica. Es ahí donde se forman materiales con bajo grado de ordenamiento, ya que no sólo se estarían formando nanorods sino que paralelamente se formaría carbón amorfo y sin porosidad. Con el fin de evitar este problema en la obtención de los materiales de carbón, se realizó una impregnación previa a las matrices inorgánicas (SBA-15 y KIT-6) con ácido fosfórico para proporcionar el tiempo suficiente para la infiltración de la fuente de carbón dentro de los mesoporos de la plantilla antes de la polimerización y prevenir la generación de materiales de carbón que no obedezcan a la réplica de sus matrices durante el proceso de carbonización. Con este propósito se impregnaron dos matrices inorgánicas, SBA-15 y KIT-6 con ácido fosfórico y se utilizó sacarosa como fuente de carbón para obtener carbones nanoporosos y evaluar su desempeño en la captura de dióxido de carbono. Estos materiales se caracterizaron por adsorción-desorción de N2 a 77 K, adsorción de CO2 a 273 K, microscopía electrónica de barrido, microscopía electrónica de transmisión, difracción de rayos X a bajo y alto ángulo, FTIR y titulación potenciométrica. Las propiedades de los materiales obtenidos se correlacionaron con su desempeño como adsorbentes en la captura del CO2.