Adsorción optimizada de compuestos orgánicos volátiles en óxido de grafeno y grafeno nanoporoso activado con ZnCl2:...

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.