Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations

Adsorption and separation properties of gyroidal nanoporous carbons (GNCs) - a new class of exotic nanocarbon materials are studied for the first time using hyper parallel tempering Monte Carlo Simulation technique. Porous structure of GNC models is evaluated by the method proposed by Bhattacharya a...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Видавець:Інститут фізики конденсованих систем НАН України
Дата:2016
Автори: Furmaniak, S., Gauden, P.A., Terzyk, A.P., Kowalczyk, P.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2016
Назва видання:Condensed Matter Physics
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155790
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Цитувати:Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations / S. Furmaniak, P.A. Gauden, A.P. Terzyk, P. Kowalczyk // Condensed Matter Physics. — 2016. — Т. 19, № 1. — С. 13003: 1–14. — Бібліогр.: 98 назв. — англ.

Репозиторії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-155790
record_format dspace
spelling irk-123456789-1557902019-06-18T01:29:52Z Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations Furmaniak, S. Gauden, P.A. Terzyk, A.P. Kowalczyk, P. Adsorption and separation properties of gyroidal nanoporous carbons (GNCs) - a new class of exotic nanocarbon materials are studied for the first time using hyper parallel tempering Monte Carlo Simulation technique. Porous structure of GNC models is evaluated by the method proposed by Bhattacharya and Gubbins. All the studied structures are strictly microporous. Next, mechanisms of Ar adsorption are described basing on the analysis of adsorption isotherms, enthalpy plots, the values of Henry’s constants, αs and adsorption potential distribution plots. It is concluded that below pore diameters ca. 0.8 nm, primary micropore filling process dominates. For structures possessing larger micropores, primary and secondary micropore filling mechanism is observed. Finally, the separation properties of GNC toward CO₂/CH₄, CO₂/N₂, and CH₄/N₂ mixtures are discussed and compared with separation properties of Virtual Porous Carbon models. GNCs may be considered as potential adsorbents for gas mixture separation, having separation efficiency similar or even higher than activated carbons with similar diameters of pores. Адсорбцiя i особливостi роздiлення у гiроїдних нанопористих вуглецях (GNC), новому класi екзотичних нановуглецевих матерiалiв, вперше дослiджено, використовуючи метод моделювання Монте Карло з гiперпаралельним темперуванням. Пориста структура GNC моделей оцiнюється методом, запропонованим Бхатачарiя i Губiнсом. Всi дослiдженi структури є строго мiкропористi. Крiм того, механiзми адсорбцiї Ar описуються на основi аналiзу iзотерм адсорбцiї, кривих ентальпiї, значень сталих Генрi, αs та кривих розподiлу потенцiалу адсорбцiї. Зроблено висновок, що при дiаметрах пор близьких або менших за 0.8 nm домiнує процес заповнення первинних мiкропор. Для структур, що мають бiльшi мiкропори, спостерiгається механiзм заповнення первинних та вторинних мiкропор. Нарештi, описано властивостi роздiлення CO₂/CH₄, CO₂/N₂, і CH₄/N₂ сумiшей у GNC i виконано порiвняння з властивостями роздiлення моделей Вiртуального Пористого Вуглецю. Гiроїднi пористi вуглецi можна розглядати як потенцiйнi адсорбенти для роздiлення газових сумiшей, якi володiють аналогiчною або навiть вищою ефективнiстю роздiлення, нiж активований вуглець з подiбним дiаметром пор. 2016 Article Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations / S. Furmaniak, P.A. Gauden, A.P. Terzyk, P. Kowalczyk // Condensed Matter Physics. — 2016. — Т. 19, № 1. — С. 13003: 1–14. — Бібліогр.: 98 назв. — англ. 1607-324X DOI:10.5488/CMP.19.13003 arXiv:1603.02161 PACS: 05.10.Ln, 05.70.-a, 51.10.+y, 51.30.+i, 64.75.+g http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155790 en Condensed Matter Physics Інститут фізики конденсованих систем НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language English
description Adsorption and separation properties of gyroidal nanoporous carbons (GNCs) - a new class of exotic nanocarbon materials are studied for the first time using hyper parallel tempering Monte Carlo Simulation technique. Porous structure of GNC models is evaluated by the method proposed by Bhattacharya and Gubbins. All the studied structures are strictly microporous. Next, mechanisms of Ar adsorption are described basing on the analysis of adsorption isotherms, enthalpy plots, the values of Henry’s constants, αs and adsorption potential distribution plots. It is concluded that below pore diameters ca. 0.8 nm, primary micropore filling process dominates. For structures possessing larger micropores, primary and secondary micropore filling mechanism is observed. Finally, the separation properties of GNC toward CO₂/CH₄, CO₂/N₂, and CH₄/N₂ mixtures are discussed and compared with separation properties of Virtual Porous Carbon models. GNCs may be considered as potential adsorbents for gas mixture separation, having separation efficiency similar or even higher than activated carbons with similar diameters of pores.
format Article
author Furmaniak, S.
Gauden, P.A.
Terzyk, A.P.
Kowalczyk, P.
spellingShingle Furmaniak, S.
Gauden, P.A.
Terzyk, A.P.
Kowalczyk, P.
Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations
Condensed Matter Physics
author_facet Furmaniak, S.
Gauden, P.A.
Terzyk, A.P.
Kowalczyk, P.
author_sort Furmaniak, S.
title Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations
title_short Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations
title_full Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations
title_fullStr Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations
title_full_unstemmed Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations
title_sort gyroidal nanoporous carbons - adsorption and separation properties explored using computer simulations
publisher Інститут фізики конденсованих систем НАН України
publishDate 2016
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155790
citation_txt Gyroidal nanoporous carbons - Adsorption and separation properties explored using computer simulations / S. Furmaniak, P.A. Gauden, A.P. Terzyk, P. Kowalczyk // Condensed Matter Physics. — 2016. — Т. 19, № 1. — С. 13003: 1–14. — Бібліогр.: 98 назв. — англ.
series Condensed Matter Physics
work_keys_str_mv AT furmaniaks gyroidalnanoporouscarbonsadsorptionandseparationpropertiesexploredusingcomputersimulations
AT gaudenpa gyroidalnanoporouscarbonsadsorptionandseparationpropertiesexploredusingcomputersimulations
AT terzykap gyroidalnanoporouscarbonsadsorptionandseparationpropertiesexploredusingcomputersimulations
AT kowalczykp gyroidalnanoporouscarbonsadsorptionandseparationpropertiesexploredusingcomputersimulations
first_indexed 2023-05-20T17:47:40Z
last_indexed 2023-05-20T17:47:40Z
_version_ 1796154100306411520