Comparativa: Análisis BET vs. adsorción por BJH vs. DFT

¿Cuál elegir para caracterizar tus materiales porosos?

Cuando se trata de caracterizar materiales porosos, especialmente en investigación de nuevos compuestos, catálisis o nanotecnología, los métodos de análisis de superficie y porosidad son esenciales. Entre los más utilizados se encuentran BET, BJH y DFT. Aunque a menudo se mencionan juntos, cada uno responde a necesidades diferentes y se basa en supuestos distintos sobre cómo ocurre la adsorción de gases en los poros del material.

 1. Método BET: Brunauer–Emmett–Teller

¿Qué mide?
El área superficial específica (m²/g).

¿Cómo funciona?
El modelo BET extiende la teoría de Langmuir para múltiples capas de adsorción. Mide cuánta cantidad de gas (generalmente nitrógeno) se adsorbe sobre una muestra a diferentes presiones relativas, y calcula el área superficial total accesible para el gas.

Supuestos clave:

• La adsorción ocurre en capas múltiples.
• Todas las capas tienen la misma energía de adsorción, salvo la primera.
• No considera porosidad ni geometría del sólido.

¿Para qué sirve?

• Calcular área superficial total.
• Comparar la reactividad potencial entre muestras.
• Validar procesos de activación o sinterización.

Ejemplo práctico:
Un investigador analiza carbones activados antes y después de tratamiento térmico. El análisis BET muestra una caída del área superficial de 1.200 m²/g a 750 m²/g, indicando colapso parcial de poros.

 Ideal para:

• Materiales porosos.
• Catalizadores.
• Nanopartículas.

 Limitado para:

• Información sobre tamaño y distribución de poros.

 2. Método BJH: Barrett–Joyner–Halenda

¿Qué mide?
Distribución de tamaño de poro (principalmente mesoporos, de 2–50 nm).

¿Cómo funciona?
Basado en la condensación capilar, usa la rama de desorción del isoterma de adsorción para calcular el volumen y el tamaño de los poros, aplicando la ecuación de Kelvin.

Supuestos clave:

• Poros cilíndricos y abiertos.
• Los gases condensan en los poros según una mecánica capilar idealizada.
• Mejor para mesoporos que para microporos.

¿Para qué sirve?

• Estimar el volumen total de poro.
• Obtener la distribución de tamaños de poros.
• Comparar tratamientos químicos o físicos en materiales porosos.

Ejemplo práctico:
Un equipo de control de calidad evalúa sílica mesoporosa antes y después de funcionalización química. El análisis BJH muestra un desplazamiento hacia poros más pequeños, confirmando el recubrimiento interno.

 Ideal para:

• Caracterización de mesoporos.
• Comparación de materiales modificados.
• Aplicaciones en catálisis y soporte de enzimas.

 Limitado para:

• Microporos (<2 nm).
• Materiales con geometría de poro compleja.

 3. Método DFT: Density Functional Theory

¿Qué mide?
Distribución detallada del tamaño de poros, incluyendo micro y mesoporos.

¿Cómo funciona?
Utiliza principios de la teoría del funcional de la densidad, simulando cómo un gas interacciona con paredes de poro de diferentes geometrías. A diferencia de BJH, no asume cilindros ideales, sino que se basa en modelos moleculares más realistas.

Supuestos clave:

• Interacciones físico-químicas entre gas y sólido.
• Geometría ajustable: cilíndrica, slit-pore, etc.
• Mayor precisión en microporos.

¿Para qué sirve?

• Caracterizar materiales microporosos como zeolitas, MOFs o carbones activados.
• Obtener una distribución continua y precisa del tamaño de poro.
• Mejorar el modelado de adsorción de gases como CO₂, CH₄ o H₂.

Ejemplo práctico:
Una startup de materiales analiza una muestra de MOF (Metal-Organic Framework). El modelo DFT revela un pico de porosidad centrado en 1,2 nm, invisible en BJH, clave para aplicaciones en captura de carbono.

Ideal para:

• Materiales microporosos.
• Investigación avanzada.
• Publicaciones científicas con alto nivel de exigencia.

Limitado para:

• Equipos que no soportan software de análisis avanzado.
• Interpretación más compleja.

 Tabla comparativa rápida

¿Cuál método elegir?

• Si solo necesitas el área superficial: usa BET.
• Si te interesa el volumen y tamaño de poros mayores: opta por BJH.
• Si trabajas con materiales altamente porosos o nanopóricos: DFT es la mejor opción.

 Pro tip: muchos análisis combinan los tres para obtener una caracterización completa de la muestra.

Comprender la diferencia entre BET, BJH y DFT es esencial para elegir el método correcto de caracterización de superficies y poros. Mientras que BET proporciona una medida rápida del área superficial, BJH permite estudiar mesoporos y DFT ofrece una visión detallada de microporos. Elegir correctamente reduce errores, ahorra tiempo y mejora la calidad de tus resultados.