?Caracterización de materiales nanoporosos mediante simulación de Monte Carlo?

RAÚL H. LÓPEZ

San Luis, Potosí

Conferencia; Tercer Coloquio de Diseño y Textura de Nanoestructuras; 2014

Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí.

Los nanomateriales en particular los carbones nanoporosos son muy atractivos por su aplicación en diversas áreas, tales como adsorción, purificación de agua, catálisis, electroquímica y otros. Una de las primeras síntesis exitosa de carbones nanoporosos ordenados (CNOs) fue realizada por Ryoo et al.[1], en los cuales una 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. La mayoría de las aproximaciones teóricas y de simulación han considerado geometrías simples (poros cilíndricos y slit) para modelar la forma del poro y así caracterizar a estos materiales. Sin embargo, la emergencia de nuevos materiales con morfología prediseñadas requiere el desarrollo de nuevos modelos que tengan en cuenta la morfología específica de estas estructuras y que sean capaces de reflejar sus diferencias.-En el presente trabajo, tanto la silica (SBA-15) como el CNO fueron obtenidos en nuestros laboratorios y se caracterizaron por diferentes técnicas tales como difracción de rayos X a bajo ángulo, adsorción ? desorción de nitrógeno y argón a 77 K, microscopía electrónica de barrido (SEM), transmisión (TEM) y microcalorimetría de adsorción.- Con el fin de obtener una distribución de tamaño de poro confiable para este tipo de materiales, se empleó el método de Monte Carlo en el Gran Canónico (GCMC) para obtener diversos bancos de isotermas (kernels) usando distintas geometrías (poros tipo rendija, cilíndrico y átomo-átomo). Se obtuvieron las distribuciones de tamaño de poro utilizando las distintas geometrías y además se utilizó un método ?mixto? [2] que consiste en combinar las distintas geometrías, y se compararon con las obtenidas mediante el modelo QSDFT (Quenched Solid Density Functional Theory). Por otro lado, las entalpías diferenciales de adsorción predichas por simulación [3] mostraron buen acuerdo en el caso del Argón y una diferencia de unos 5 kJ/mol para el N2, atribuible en principio al momento cuadrupolar del nitrógeno y a los modelos moleculares esféricos.Los resultados obtenidos validan el método GCMC como una alternativa en el estudio detallado de la porosidad de este tipo de materiales. Agradecimientos. Se agradece el invaluable aporte de las Instituciones que hicieron posible este trabajo: UNSL, ANPCyT y CONICET (Argentina).