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Adsorción optimizada de compuestos orgánicos volátiles en óxido de grafeno y grafeno nanoporoso activado con ZnCl2: un estudio experimental y computacional combinado

  • 0Department of Chemical Engineering, Saveh Islamic Azad University Iran.
Nanoscale Advances +

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2 de septiembre de 2025

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2 de septiembre de 2025

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Resumen

Este resumen es generado por máquina.

El grafeno nanoporoso (NPG) exhibe una capacidad de adsorción superior de compuestos orgánicos volátiles (COV) en comparación con el óxido de grafeno (GO), lo que lo hace ideal para la captura de vapor de gasolina. Los cálculos del DFT confirman el NPG

Área De La Ciencia

  • Ciencias de los materiales
  • Ciencias del medio ambiente
  • Nanotecnología

Sus Antecedentes

  • Los compuestos orgánicos volátiles (COV) presentan riesgos para el medio ambiente y la salud.
  • El óxido de grafeno (GO) y el grafeno nanoporoso (NPG) son materiales prometedores para aplicaciones de adsorción.
  • Se necesitan materiales de adsorción eficientes para la captura de COV, en particular el vapor de gasolina.

Objetivo Del Estudio

  • Para comparar la capacidad de adsorción del óxido de grafeno sintetizado (GO) y el grafeno nanoporoso (NPG) para el vapor de gasolina.
  • Investigar los efectos de los parámetros de síntesis en las propiedades y el rendimiento del GNP.
  • Para elucidar el mecanismo de adsorción utilizando cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).

Principales Métodos

  • Síntesis de GO mediante el método modificado de Hummers.
  • Síntesis de GNL mediante deposición química en vapor (CVD) con alcanfor y óxido de zinc.
  • Caracterización mediante XRD, FT-IR, Raman, FE-SEM, TEM y BET.
  • Experimentos de adsorción de vapor de gasolina y cálculos del DFT.

Principales Resultados

  • El NPG sintetizado con la activación de ZnCl2 (NPG2) alcanzó una superficie de 181,61 m2 g-1.
  • NPG2 demostró la mayor capacidad de adsorción de COV (559 mg g-1), superando significativamente el GO y otras muestras de NPG.
  • La cinética de adsorción fue rápida, alcanzando la capacidad máxima en 35 minutos para todas las muestras.
  • Los cálculos de DFT indicaron que el aumento del tamaño de los poros del NPG aumenta la fuerza de adsorción y que el NPG es superior al GO para la adsorción del isobutano.

Conclusiones

  • El grafeno nanoporo (NPG), en particular la muestra NPG2, es un material altamente eficaz para la adsorción de vapor de gasolina.
  • El rendimiento superior de NPG se atribuye a las interacciones π-π.
  • El proceso de adsorción es termodinámicamente favorable, lo que indica el potencial de aplicaciones prácticas en la eliminación de COV.