Distribución de Tamaños de Poro en Carbones Activados Microporosos

Abstract

Los materiales porosos son de mucho interés para diversas aplicaciones, algunas de ellas son: catálisis, adsorción, separación de mezclas, purificación de fluidos y fabricación de membranas, por lo que es muy importante contar con una buena caracterización de estos materiales para darles una óptima aplicación. Dichos materiales pueden ser matrices de carbono o compuestos inorgánicos, tales como óxidos metálicos, zeolitas y sílice. El carbón, que es uno de los materiales porosos más utilizados, tiene un amplio rango de aplicaciones emergentes en áreas tales como: eliminación de contaminantes disueltos en fases líquidas o gaseosas, manipulación de biomoléculas, catálisis en fase gas o líquida y almacenamiento; así como las ya mencionadas para cualquier material poroso. En este trabajo se determinó la Distribución de Tamaños de Poro (PSD, del inglés Pore Size Distribution) para tres diferentes muestras de antracita (carbón activado) preparadas con KOH (hidróxido de potasio). Para estimar la PSD se aplicó la teoría funcional de la densidad de medidas fundamentales (FMT, del inglés Fundamental-Measure density functional theory), que es un modelo que describe el llenado de los poros, en combinación con un método para invertir la integral de adsorción permite encontrar la PSD. Dicha combinación de métodos fue aplicada a isotermas de nitrógeno a 77.35 K en carbones activados. Nuestros resultados muestran que el material presenta poros más pequeños cuando la relación de preparación antracita/KOH es menor y, por lo tanto, en el caso en que la relación antracita/KOH aumenta se obtuvo un material que presenta una PSD con tamaños de poro más grandes y una mayor área superficial. Adicionalmente, observamos que la temperatura de activación es un factor que también influye en los tamaños de poro que tendrá el material. A partir de las PSD´s obtenidas y un conjunto de isotermas de adsorción de hidrógeno calculadas usando FMT se estimaron las isotermas de adsorción de hidrógeno para compararlas con las isotermas de adsorción experimentales correspondientes. Los resultados de esta última parte fueron muy pobres, ya que necesitamos mejorar la ecuación de estado que describe el comportamiento del gas en el poro y considerar los efectos cuánticos al ser el hidrógeno un fluido con estas características.