Las emisiones de la combustión de combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural tienden a acumularse en la atmósfera de la Tierra como "gases de efecto invernadero" a los que se atribuye el aumento del calentamiento global.
Por lo tanto, los investigadores de todo el mundo están buscando materiales capaces de capturar y almacenar gases de efecto invernadero. Este objetivo compartido llevó a los investigadores de la Technische Universität Darmstadt en Alemania y al Instituto Indio de Tecnología Kanpur a unirse para explorar la viabilidad del carbono alineado verticalmentenanotubos VACNT para atrapar y almacenar dos gases de efecto invernadero en particular: dióxido de carbono CO 2 y dióxido de azufre SO 2 .
Como informa el equipo en el Revista de Física Química , de AIP Publishing, descubrieron que la adsorción de gas en los VACNT puede verse influenciada por el ajuste de los parámetros morfológicos del espesor de los nanotubos de carbono, la distancia entre los nanotubos y su altura.
"Estos parámetros son fundamentales para 'ajustar' la estructura jerárquica de los poros de los VACNT", explicaron Mahshid Rahimi y Deepu Babu, autores principales del documento y estudiantes de doctorado en química física teórica y química inorgánica en la Technische Universität Darmstadt ". Esta jerarquíaEl efecto es un factor crucial para obtener altas capacidades de adsorción, así como el transporte de masa a la nanoestructura. Sorprendentemente, por teoría y por experimento, descubrimos que la distancia entre los nanotubos juega un papel mucho más importante en la adsorción de gas que el diámetro del tubo ".
Los materiales de carbono típicos utilizados en las aplicaciones de adsorción / desorción de gases muestran enormes efectos de histéresis, en los que el valor de la propiedad física va a la zaga de los cambios en el efecto que lo causa, debido a la estructura y distribución del tamaño de poro, por lo que el equipo estableció originalmentepara "obtener una comprensión experimental y teórica más profunda de los fundamentos de la adsorción y selectividad en los materiales de carbono, así como su potencial de aplicación", agregaron.
El equipo eligió los VACNT como material para explorar porque se crean a través de un proceso de deposición química de vapor, lo que hace posible lograr un crecimiento denso y un empaquetamiento apretado regular de nanotubos de carbono. Los VACNT son "estructuras modelo ideales en las que la teoría y el experimentose puede sondear ", dijeron Rahimi y Babu.
¿Por qué es importante el crecimiento denso y la compacta compactación de los nanotubos de carbono? "Le permite a nuestro equipo introducir sitios de adsorción bien definidos que pueden explorarse teóricamente y crea una simbiosis ideal entre el experimento y la teoría", dijo Rahimi. "Para la teoría,confiamos en un método de simulación molecular para simular el proceso de adsorción para que sea lo más similar posible al experimento. Esto nos permite predecir lo que sucederá de una manera mucho más barata, así como explorar más a fondo lo que sucede en el sistema estudiado experimentalmente ".
Los hallazgos más recientes del equipo muestran que la adsorción de gas provista por los VACNT es superior a los materiales de adsorción típicos, tales como carbono poroso, zeolitas y estructuras orgánicas metálicas dentro del régimen de media presión 30 bares ". Este rango de adsorción es importante para la tecnología.procesos relevantes como el almacenamiento de gas para fines automotrices ", señaló Rahimi.
En cuanto a sus planes futuros, el equipo continuará estudiando la adsorción y selectividad de gases bajo condiciones de carga eléctrica en estructuras VACNT. "Más allá de esto, introduciremos átomos específicos para lograr el dopaje elemental controlado de los nanotubos de carbono", agregó."Esto nos permitirá ajustar aún más la selectividad del gas. Otra área que también exploraremos es 'aberturas controladas de nanotubos de carbono' en tales VACNT para aumentar la adsorción de gas".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Americano de Física . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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