Evaluación de la capacidad de captura de CO₂ mediante materiales mesoporosos de sílice modificados

Abstract

La capacidad de captura de CO₂ a baja presión (<100 kPa) y baja temperatura (298 K) se investigó en cuatro materiales mesoporosos MCM-41, uno sin modificación y tres modificados por síntesis directa con un metal (M); la síntesis se llevó a cabo de acuerdo con la literatura a baja concentración de surfactante y temperatura ambiente en medio alcalino, obteniéndose los siguientes materiales: MCM-41, Al-MCM-41, Fe-MCM-41 y Ni-MCM-41 con las siguientes relaciones molares: (Si/Al=25), (Si/Fe=50) y Ni (Si/Ni=50) respectivamente. Los materiales fueron caracterizados por DRX, FTIR y fisisorción de N₂ a su temperatura de ebullición (77 K). Además, se evaluó la capacidad de adsorción de CO₂ en las muestras sintetizadas y previamente calcinadas por medio de isotermas de adsorción de CO₂ (77 K). Los resultados de la captura de CO₂ se dieron en el siguiente orden: Al-MCM-41 >MCM-41 ≥ Fe-MCM-41 > Ni-MCM-41; lo anterior muestra la importancia de las relaciones molares de los metales introducidos en la estructura de la MCM-41; el sólido Al-MCM-41 (Si/Al=25) presentó la mayor distribución de tamaño de poro (78.01 nm) y el mayor volumen de poro de 0.41 cmᶾg-¹ con respecto al resto de los materiales.

The ability to capture CO₂ at low pressure (<100 kPa) and low temperature (298 K) was investigated in four mesoporous materials, one without modification and three modified by direct synthesis with a metal (M); the synthesis was carried out according to the literature at low concentration of surfactant and ambient temperature in alkaline medium, obtaining the following materials MCM-41, Al-MCM-41, Fe-MCM-41 y Ni-MCM-41 with respectively relationships molars (Si/Al=25), (Si/Fe=50) y Ni (Si/Ni=50). The materials were characterized by DRX, FTIR and N₂ physisorption (77 K). In addition, the adsorption capacity of CO₂ in synthesized and previously calcined samples was evaluated. Results from CO2 capture occurred in the following order: Al-MCM-41 > MCM- 41 ≥ Fe-MCM-41 > Ni-MCM-41; this shows the importance of the molar radios of metals introduced into the structure of the MCM-41. The Al-MCM solid presented higher (78.01 nm) pore size distribution and the highest volume of pore (0.41 cmᶾg-¹) respect the other materials. Key words: CO₂, adsorption, mesoporous materials, MCM-41.