Durante años, la caracterización del área superficial y de la distribución del tamaño de los poros (PSD) de los materiales porosos ha estado dominada por el análisis de las isotermas de adsorción del nitrógeno (N2) medidas en su punto de ebullición (77 K). Dado que el N2 es fácil de conseguir, no es caro y se utiliza rutinariamente en los laboratorios, seguirá siendo el adsorbato más utilizado para la caracterización de superficies sólidas.
El enfoque moderno para caracterizar la textura de los materiales porosos se basa en el uso de modelos moleculares como la teoría del funcional de la densidad (DFT) o las simulaciones de Montecarlo. Los potenciales de interacción molecular son esenciales en el desarrollo de modelos para los cálculos de PSD. Los modelos basados en gases inertes son mejores para la caracterización del tamaño de los poros porque su adsorción es más sensible a la geometría sólida, como la anchura de los poros, y no a interacciones específicas con sitios químicos de la superficie. Por lo tanto, Ar es mejor que N2, que tiene un fuerte momento cuadrupolar que puede interactuar con los sitios polares de la superficie e influir así en la isoterma de adsorción. La preferencia de utilizar Ar a N2 para la caracterización de la superficie fue recomendada oficialmente por el Informe Técnico de la IUPAC (2015).
El dióxido de carbono,CO2, otro gas utilizado a menudo para caracterizar los carbones microporosos, presenta un momento cuadrupolar aún mayor que el N2. En el estudio reciente, sustituimos el N2 y elCO2 por gases O2 y H2 con momentos cuadrupolares mucho más bajos. Los cálculos de PSD se realizaron utilizando modelos moleculares basados en la teoría del funcional de la densidad no local bidimensional (2D-NLDFT) clásica y cuánticamente corregida. Demostramos un acuerdo cuantitativo entre los resultados de PSD derivados de las isotermas de adsorción de O2 y N2 medidas a 77 K y Ar a 87 K en varias muestras de carbono representativas. Estos gases pueden utilizarse como sondas individuales para el cálculo de la PSD o combinarse con los correspondientes núcleos para ajustar simultáneamente las isotermas correspondientes medidas en una muestra dada. Este análisis exhaustivo de los datos de adsorción proporciona resultados más sólidos que los derivados de una única isoterma. Una ventaja adicional de los modelos que proporcionan resultados PSD coherentes es la posibilidad de predecir una isoterma a partir de otra medida en la misma muestra.
